찰스 다윈: 진화론 선구자의 삶과 업적

​찰스 다윈은 1809년 영국에서 태어나 자연선택에 의한 진화론을 주창한 생물학자입니다. 1831년 HMS 비글호 항행을 통해 다양한 생물과 화석을 연구하여 종의 기원에 발표하여 생물학, 사회과학, 종교에 큰 영향을 주었습니다.

영화: 찰스 다윈 : 종의 기원(2009)

 

다윈의 삶 요약

1809년 영국 슈루즈베리에서 태어난 찰스 다윈은 어릴 때부터 동물과 식물에 깊은 관심을 가졌습니다. 다윈은 에든버러 대학교에서 의학을 공부한 후 케임브리지 대학교로 옮겨 신학을 공부하였습니다. 1831년 다윈은 5년에 걸친 HMS 비글호 과학 항해에 참여하여 남아메리카 해안, 갈라파고스 제도, 호주, 뉴질랜드를 방문하였습니다. 그는 갈라파고스 제도에서 관찰한 다양한 핀치류를 통해 종의 변화와 진화에 대한 아이디어를 얻었습니다.

비글호 항행 경로: 1831년 8월에 영국을 출발하여 5년에 걸쳐 항해하였으며 그의 주 임무는 지질 조사였습니다. 하지만, 그는 생물에 관심이 많아 생물과 화석을 수집하였습니다. 그의 항해는 영국 플리머스 항→브라질 사우바도르항→리우데자네이루→우루과이 몬테비데오→포틀랜드 섬→남아메리카 남단→칠레 발파라이소→갈라파고스 섬→태평양 횡단→뉴질랜드→오스트레일리아 시드니→아프리카 남단→대서양 어센션섬→브라질 살바도르 항구→영국 팔머스 항에 도착하는 대장정이었습니다.

비글호 항행 경로

긴 시간의 자연선택 증거 수집: 여행에서 돌아온 다윈은 자신의 관찰과 연구를 체계적으로 정리하여 종(species)은 시간이 지남에 따라 점진적으로 변화한다는 자신의 이론을 발전시켰습니다. 하지만 이러한 이론을 발표하기까지는 긴 시간이 걸렸습니다. 이 기간 동안 다윈은 자연선택에 의한 진화라는 자신의 이론을 뒷받침할 만한 증거를 계속 수집했습니다.

종의 기원 출간: 1859년에 그는 종의 기원을 출간하면서 그의 이론을 공개하였습니다. 이 저서는 과학계와 대중 사이에서 논란을 일으켰으며, 생물학, 종교, 철학, 사회학 등 여러 분야에서 영향을 미쳤습니다. 그는 자연과 과학에 대한 열정을 자녀들에게도 전달하여 몇몇은 과학자로서 자신의 뒤를 따랐습니다. 그는 건강 문제와 종교적 신념에 대한 고민에도 불구하고 과학에 대한 열정을 생애 동안 보여주다가 1882년에 사망했습니다.

 

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진화론과 자연선택 및 사회적 영향

종의 기원의 파장: 이 저서에서 다윈은 모든 생명체는 공통 조상의 후손이며 종의 변화는 자연선택이라는 과정을 통해 일어난다고 주장하였습니다. 이는 당시의 종교에 대한 도전이었으나 과학적 사고와 연구 방식에는 큰 자극이 되었습니다. 이 이론은 생물학, 지질학, 인류학, 심리학에도 영향을 주었는데, 지질학에서 지구의 지질학적 변화와 생명체의 진화 사이의 관계를 설명하는 것이 한 예입니다(제임스 허턴: 현대 지질학의 아버지 바로가기). 인류학에서는 인간의 기원과 진화를 연구하는 중요한 근거를 주었으며, 심리학에서도 인간 행동의 진화적 기원에 대한 연구로 이어졌습니다. 문화와 예술에도 영향을 주어 소설, 연극, 영화에서 주요 테마가 되었습니다. 

자연선택: HMS 비글호로 여러 세계를 항해하면서 자연의 다양성을 관찰하던 그는 생물이 생존을 위해 어떻게 다양한 환경에 적응하는지에 대한 의문을 가집니다. 이런 고민의 결과가 자연선택이라는 이론입니다. 이는 종의 기원에서 처음 소개되었습니다. 자연선택은 특정 지역에서 생존과 번식 능력이 뛰어난 개체가 그 형질을 다음 세대에 물려주는 과정입니다. 이는 적자생존의 개념과 거의 유사하며, 생명의 다양성과 진화를 설명하는 근거입니다. 자연선택 이론은 생물학의 기본을 재정립하였는데 이전에는 종을 고정되고 변하지 않는 단위로 인정하였으나 종은 시간이 지남에 따라 변화할 수 있다고 주장하였고 이러한 변화는 진화의 시작이라고 여겼습니다.

자연 선택의 과정

자연선택 이론의 영향: 다윈의 이론은 사회적 다윈주의는 자연선택의 원리를 인간 사회와 경제에 적용하려는 시도로 다윈의 원래 의도와는 거리가 멀고 때로는 잘못된 방식으로 적용되었습니다. 유전학의 발전에 따라 자연선택은 생명체의 DNA 변이가 어떻게 진화를 이끌어내는지 이해하는 데 중요한 역할을 합니다. 예를 들어, 항생제에 대한 박테리아의 내성 발달은 자연선택의 직접적인 예시로 의약품, 농업, 환경 보호 등 다양한 분야에서 이용됩니다.

자연선택의 예시 - 핀치의 부리

다윈이 갈라파고스 제도를 방문했을 때, 다양한 섬에서 살고 있는 핀치들의 부리 형태가 각기 다른 환경에 맞추어 다양하게 진화한 것을 관찰했습니다. 예를 들어, 씨앗을 먹는 핀치는 더 크고 강한 부리를, 곤충을 먹는 핀치는 더 길고 가는 부리를 가지고 있었습니다. 이는 자연선택을 통해 각 환경에 적합한 특성이 발달했음을 보여줍니다. 핀치 새에 관한 현재적 해석은 다음과 같습니다.

찰스 다윈에게 진화론 및 자연선택의 영감을 준 갈라파고스제도의 핀치새들은 200만 년 전부터 섬에서 살았습니다. 과학저널 네이처에 공개한 논문에 따르면 연구진은  갈라파고스제도에 사는 핀치새 15종 120마리의 유전체(게놈)를 분석하였으며 최초 유전자 하나(ALX1)에서 시작된 작은 변이들이 점차 다양한 부리 모양으로 바뀌었다고 밝혀졌습니다. 다윈이 핀치새들의 부리 모양이 먹이 종류에 따라 다르다는 관찰로 얻은 진화론의 영감과 자연선택설 가설이 오늘날의 첨단 과학으로 입증되었던 것입니다. Nature 관련 논문은 바로가기를 참조하시면 됩니다. 우클릭하시어 한글로 뷰하세요.

핀치새의 먹이에 따른 부리의 차이(교육부)

비교적 좁은 지역에 서식하는 핀치새의 부리 모양이 다양하게 진화하는 데에는 "ALX1"이라는 유전자 변이가 결정적 요인으로 ALX1 유전자는 척추동물에서 두개골과 안면 발달에 중요한 역할을 하는 전사인자입니다. 사람의 경우에는 이 유전자에 이상이 있으면 얼굴 특정 부위에 심각한 기형이 발생합니다. 또한 이 섬의 핀치새들은 모두 200만 년 전 처음 이곳에 정착한 새의 후손들이 진화하였으며 주로 100만 년 전후 본격화되었다고 합니다.

자연선택의 예시 - 비둘기 수수께끼

다윈의 비둘기 교배 실험: 비둘기 수수께끼는 종의 기원에서 비둘기의 인공 선택을 자세히 설명하면서 비롯되었습니다. 다윈은 비둘기를 연구하여 자연선택 이론을 발전시켰고, 비둘기의 다양한 품종을 자연선택의 원리로 설명하였습니다. 당시 애완동물이었던 비둘기를 농장에서 교배하여 원하는 모양과 특성을 만들어 내어 자연선택설을 입증하려 하였습니다. 사육장에서 인위적 교배를 오랜 기간이 걸리는 진화 축소판으로 가정하여 입증하려 한 것입니다. 이와 관련된 내용은 바로가기를 참조하세요. 우클릭하여 한글로 번역하세요.

a. 잉글리시 파우터, b. 단면 잉글리시 텀블러, c. 잉글리시 캐리어, d. 잉글리시 팬테일

 

위 그림은 루크 웰스가 1868년 다윈이 소개한 여섯 개의 비둘기 품종 중 네 가지를 그린 것입니다. 그림에서 보여지는 차이가 놀랍지만 다윈은 "그림으로 표현된 여섯 품종의 특성이 조금도 과장되지 않았다"고 언급했습니다. 다윈 자신도 비둘기의 적극적인 번식가가 되어 인위적 선택을 통해 생성된 모든 고급 품종이 단 하나의 야생종(바위 비둘기, Columba livia)에서 유래했다는 것을 입증하려 했을 뿐만 아니라 그들의 역사적 관계를 재구성하려 시도했습니다. 이 기록에 대한 근거는 바로가기를 클릭하시면 됩니다. 우클릭하여 한글로 번역하여 보세요.

 

비둘기 교재 결과: 다윈은 비둘기를 직접 길러 다양한 품종을 교배시킨 결과 다음과 같은 결론을 도출했습니다.

• 비둘기들 사이에서 보이는 극단적인 형태적 차이는 선택적 번식을 통해 나타난 것이다.
• 다윈은 비둘기의 인공 선택이 자연 선택의 과정과 유사하다고 봤습니다. 비록 인간이 의도적으로 선택을 진행하지만, 자연에서는 환경이 그 역할을 수행한다고 설명했습니다.
• 다윈은 다양한 품종의 비둘기를 교배했을 때, 후손들이 원래의 야생 비둘기 형태로 돌아가는 경향이 있음을 관찰했습니다.

이 결과로 다윈은 비둘기들이 하나의 조상에서 시작되었고, 긴 시간 자연 상태의 교배로 다양성을 보이고 있다고 추정하였습니다. 하지만, 종의 기원에 서술한 것과 같이 다윈은 왜 이런 결과가 나왔는지 이유를 알 수 없었습니다.

 

다윈 비둘기 교배의 현대적 해석: 위 결과를 현대적으로 해석하면 다음과 같다.

• 유전적 다양성: 비둘기들 사이에서 보이는 극단적인 형태적 차이는 선택적 번식을 통해 나타난 것이며, 유전자의 다양성과 변이를 설명할 수 있습니다.
• 인공 선택과 자연 선택의 유사성: 다윈은 비둘기의 인공 선택이 자연 선택의 과정과 유사하다고 봤습니다. 비록 인간이 의도적으로 선택을 진행하지만, 자연에서는 환경이 그 역할을 수행한다고 설명했습니다.
• 원종으로의 복귀: 다윈은 다양한 품종의 비둘기를 교배했을 때, 그 후손들이 원래의 야생 비둘기 형태로 돌아가는 경향이 있음을 관찰했습니다. 이는 모든 품종이 기본적인 유전적 구조를 공유하고 있음을 시사합니다.

당시의 다윈은 위의 현대적인 해석에 나타난 진화의 핵심인 유전자의 존재를 알 수가 없었기 때문입니다.

 

참고로 다윈이 주목한 비둘기의 몇 가지 특성입니다.

1. 부리의 크기와 모양: 다윈은 다양한 비둘기 품종에서 부리의 크기와 모양이 어떻게 다른지 관찰했습니다. 특히, 일부 품종은 짧고 두꺼운 부리를 가지고 있으며, 다른 품종은 길고 가는 부리를 가지고 있습니다. 이러한 차이는 비둘기가 섭취하는 식량의 종류에 따라 달라질 수 있습니다.
2. 깃털의 색상과 패턴: 비둘기 품종은 깃털의 색상과 패턴에서도 상당한 차이를 보입니다. 일부 품종은 매우 화려한 색상과 복잡한 패턴을 가지고 있으며, 이는 선택적 번식을 통해 발전된 특성입니다.
3. 크기와 체형: 다양한 비둘기 품종은 크기와 체형에서도 차이를 보입니다. 일부는 크고 무거운 몸을 가지고 있으며, 다른 품종은 작고 가벼운 체형을 가집니다. 이러한 차이는 종종 특정 용도나 미적 선호에 따라 선택된 결과입니다.
4. 비행 능력: 비둘기 품종 중 일부는 우수한 비행 능력을 가지고 있어, 장거리를 빠르고 효율적으로 비행할 수 있습니다. 반면, 다른 품종은 비행에 그다지 적합하지 않은 체형을 가지고 있습니다.
5. 행동적 특성: 다윈은 비둘기 품종의 행동적 특성에도 관심을 가졌습니다. 일부 품종은 사람과의 상호작용에 더 친화적이며, 다른 품종은 보다 독립적인 성향을 보입니다.

 

* 2024년 4월 28일 업그레이드