생태계보전

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[강연] 종의 기원, 종의 분화 _ by 장이권 ㅣ 2022 가을 카오스강연 '진화' 5강 | 5강

찰스 다윈의 저서 '종의 기원'은 현대 생물학의 근간을 이루며 세상 속 인간의 위치를 새롭게 정립했습니다. 다윈은 이 책에서 종분화의 가능성과 그 메커니즘을 심도 있게 다루었는데, 흔히 갈라파고스의 핀치새를 대표적인 사례로 떠올리곤 합니다. 하지만 종분화는 먼 과거의 역사나 외딴섬의 전유물이 아닙니다. 우리 주변의 논과 숲에서도 지금 이 순간 종분화의 흔적을 발견할 수 있으며, 특히 우리나라의 멸종위기종인 수원청개구리는 종의 탄생과 분화를 연구하는 데 있어 매우 중요한 실마리를 제공합니다. 새로운 종이 탄생하기 위해서는 개체군 사이의 유전적 교류가 차단되는 '생식격리'가 필수적입니다. 생식격리는 크게 수정 전 격리와 수정 후 격리로 나뉘는데, 서식지나 번식 시기의 차이, 혹은 구애 노래의 변화 등이 수정 전 격리에 해당합니다. 생물학적 관점에서 볼 때, 귀중한 생식 세포를 낭비하지 않는 수정 전 격리가 개체에게 더 유리한 전략으로 작용합니다. 이러한 격리 메커니즘이 오랜 시간 유지되면서 하나의 공통 조상에서 갈라져 나온 개체군들은 각자 독립적인 진화의 길을 걷게 되며 마침내 서로 다른 종으로 고착됩니다. 현재 수원청개구리와 청개구리는 같은 논에 살면서도 독특한 방식으로 생식격리를 유지하고 있습니다. 청개구리는 주로 논둑 근처에서 노래하는 반면, 수원청개구리는 경쟁에서 밀려나 논 안쪽 깊숙한 곳에서 벼를 붙잡고 노래를 부릅니다. 또한 수원청개구리는 포식자의 위험을 무릅쓰고 청개구리보다 이른 오후부터 노래를 시작하여 자신들만의 시간을 확보하려 애씁니다. 이러한 공간적, 시간적 분화는 두 종이 서로 섞이지 않고 각자의 정체성을 유지하며 공존할 수 있게 만드는 현재 진행형의 진화적 장치라고 할 수 있습니다. 과거의 서식지를 추적해 보면 두 종의 분화 과정을 더욱 명확히 이해할 수 있습니다. 청개구리의 원서식지는 산지 습지였던 반면, 수원청개구리는 평지의 늪지에서 기원한 것으로 추정됩니다. 원래는 서로 마주칠 일이 없던 두 종이었으나, 인간이 농경지를 확대하고 늪을 논으로 개간하면서 강제로 한 공간에 모이게 되었습니다. 급격한 환경 변화 속에서 수원청개구리는 생존을 위해 기존의 행동 양식을 수정해야만 했고, 이는 인위적인 생태계인 논에서 살아남기 위한 처절하면서도 아름다운 적응의 결과물로 나타났습니다. 최근에는 종분화의 반대 과정인 '역종분화' 현상이 관찰되어 우려를 낳고 있습니다. 서식지 파괴와 개체수 감소로 인해 수원청개구리와 청개구리 사이의 생식격리가 무너지면서 잡종이 형성되는 '이입교잡'이 빈번하게 일어나고 있기 때문입니다. 특히 개체수가 적은 수원청개구리의 유전체가 흔한 청개구리의 유전체 속으로 흡수되면서 고유한 종의 특색이 사라질 위기에 처해 있습니다. 이는 종분화가 단순히 종이 늘어나는 과정만이 아니라, 환경 변화에 따라 언제든 다시 하나로 합쳐지거나 사라질 수 있는 역동적인 과정임을 시사합니다. 종분화의 또 다른 형태인 '이소종분화'는 지리적 장벽에 의해 발생합니다. 최근 신종으로 발표된 노랑배청개구리는 차령산맥이라는 지리적 경계를 사이에 두고 수원청개구리와 갈라져 독립적으로 진화해 온 사례입니다. 산맥이 유전자 흐름을 막는 장벽 역할을 하면서 남쪽의 노랑배청개구리와 북쪽의 수원청개구리는 형태와 노랫소리에서 뚜렷한 차이를 보이게 되었습니다. 이처럼 돌연변이와 자연선택, 그리고 지리적 격리가 맞물려 돌아가며 지구상의 생물 다양성을 풍성하게 만드는 원동력이 됩니다. 우리는 흔히 종을 고정된 실체로 생각하지만, 생물학적으로 종은 끊임없이 변화하고 만들어지며 사라지는 연속적인 과정 위에 있습니다. 종분화의 단계를 1에서 10까지의 수치로 본다면, 우리가 마주하는 생물들은 그 과정의 어느 한 지점을 지나고 있는 셈입니다. 수원청개구리 연구를 통해 알 수 있듯이, 종분화는 지금 우리 곁에서 살아 숨 쉬는 현재의 이야기입니다. 이러한 진화의 여정을 이해하고 기록하는 일은 단순히 학술적 가치를 넘어, 사라져가는 생명들의 고유한 가치를 지키고 공존의 길을 모색하는 첫걸음이 될 것입니다.

장이권

카오스재단카오스강연

생명과학

[인터뷰] 곽명해_생물다양성을 유지하려면? / Bend the Curve를 위해 다 같이 노력 | 2022 카오스강연 '생명행성(Life planet)'

식물 분류학은 과학의 역사와 궤를 같이하는 유서 깊은 학문입니다. 전통적으로는 식물을 관찰하여 이름을 붙이고 학명을 부여하며, 그 형태적 특징을 기술하는 역할을 수행해 왔습니다. 하지만 현대의 식물 분류학은 단순히 이름 찾기에 그치지 않습니다. 과거 지역 간 교류가 적어 발생했던 명칭의 혼선을 방대한 데이터를 통해 재정의하고 정리하는 작업을 진행합니다. 최근에는 유전자 분석과 유전체 연구를 도입하여 식물 간의 유연관계를 밝히고, 과거 기후 변화에 따른 종의 이동 경로를 추적하는 등 정밀한 과학적 탐구를 이어가고 있습니다. 생물 다양성은 인간의 모든 활동 및 과학 기술과 긴밀하게 연결된 포괄적인 개념입니다. 자동차의 연비를 개선하거나 화석 연료를 대체할 에너지를 개발하는 공학적 노력 또한 넓은 의미에서는 생물 다양성을 유지하기 위한 활동이라 할 수 있습니다. 학자들은 현재 지구의 생태계가 처한 상황을 정밀하게 평가하고, 이를 바탕으로 가장 효율적인 보전 방향을 제시하는 역할을 합니다. 이러한 평가는 단순히 자연을 관찰하는 것을 넘어, 인류가 자연과 어떻게 공존해야 하는지에 대한 실질적인 가이드라인을 제공한다는 점에서 매우 중요한 가치를 지닙니다. 멸종한 종을 되살리는 기술은 머지않은 미래에 실현될 가능성이 있는 흥미로운 분야입니다. 복제양 돌리의 사례처럼 특정 기술을 활용해 개체를 복원하려는 시도가 논의되고 있으나, 완전히 사라진 종을 무기물로부터 창조하는 것은 여전히 현대 과학의 거대한 과제입니다. 다만 특정 지역에서 사라진 종을 복원하는 사업은 현재도 활발히 진행되고 있습니다. 우리나라의 따오기나 반달가슴곰 복원 사례처럼, 인접 국가에서 유전적으로 가까운 개체군을 도입하여 생태계의 일원으로 다시 정착시키기 위한 체계적인 복원 프로그램이 운영되고 있습니다. 성공적인 생물 복원을 위해 가장 필수적인 전제 조건은 안정적인 서식지의 확보입니다. 생물이 스스로 살아갈 수 있는 환경을 조성하기 위해서는 지리적 요건뿐만 아니라 먹이망과 은신처 등 복합적인 생태적 요소가 고려되어야 합니다. 이 과정에는 종을 정확히 식별하는 분류학자부터 유전적 다양성을 분석하는 분자생물학자, 그리고 장기적인 변화를 관찰하는 모니터링 전문가까지 다양한 분야의 협력이 필요합니다. 최종적인 목표은 인간의 인위적인 도움 없이도 생물들이 자연 속에서 스스로 개체군을 유지하며 살아갈 수 있는 자생력을 갖추게 하는 것입니다. 2019년 생물 다양성 과학기구(IPBES)의 보고서에 따르면, 지구의 생물 다양성을 저해하는 주요 요인인 토지 이용 변화, 남획, 침입 외래종 등은 대부분 인간의 활동에서 비롯되었습니다. 지구가 탄생한 이래 환경과 생물은 끊임없이 상호작용하며 변화해 왔지만, 현재의 급격한 멸종 속도를 늦추는 것은 인류에게 주어진 시급한 과제입니다. 최근 국제 사회에서 강조되는 '밴드 더 커브(Bend the Curve)'는 이러한 감소 곡선을 완만하게 만들자는 의지를 담고 있습니다. 우리가 자연을 위해 조금씩 양보하고 노력한다면, 미래 지구의 변화 양상은 분명 달라질 것입니다.

곽명해

카오스재단석학인터뷰

생명과학

[SF2020] SF포럼 - 11/12(목)

지구의 역사는 약 46억 년에 달하며, 그동안 수많은 생명체가 명멸해 왔습니다. 현재 우리가 살아가는 지질 시대는 '홀로세'로 분류되지만, 최근 학계에서는 인간의 활동이 지구 환경에 결정적인 영향을 미치는 '인류세'라는 새로운 명칭을 제안하고 있습니다. 과거의 멸종이 자연스러운 진화의 과정이었다면, 현대의 생물 멸종은 인류의 개입으로 인해 전례 없이 빠른 속도로 진행되고 있습니다. 이러한 급격한 변화는 단순히 동식물의 소멸에 그치지 않고, 지구 생태계 전체의 균형을 흔들며 인류의 생존까지 위협하는 중대한 신호로 다가오고 있습니다. 생명체는 환경에 적응하기 위해 서로 다른 번식 전략을 선택합니다. 쥐나 바퀴벌레처럼 짧은 시간에 많은 자손을 낳는 'r-선택 전략'은 교란된 환경에서 유리하지만, 인간과 같은 'K-선택 전략' 종은 안정된 환경에서만 장기적인 생존이 가능합니다. 우리는 기술과 문명을 통해 환경적 한계를 극복해 왔으나, 근본적으로는 생태계의 안정이 뒷받침되지 않으면 생존이 불가능한 존재입니다. 따라서 주변 생명체들이 사라지고 환경이 불안정해지는 현상은, 결국 K-선택 전략을 취하는 인류에게 가장 치명적인 위협이 될 수밖에 없음을 인지해야 합니다. 우리 주변에서도 생물 다양성의 위기는 소리 없이 진행되고 있습니다. 매년 수백만 마리의 야생 조류가 인공 건축물의 유리창에 충돌해 목숨을 잃고 있으며, 과거 한반도를 누비던 호랑이와 표범은 이제 박물관의 기록으로만 남았습니다. 전 세계적으로도 북미의 바이슨이나 북부흰코뿔소 같은 종들이 인간의 탐욕으로 인해 멸종하거나 그 문턱에 서 있습니다. 이러한 종의 소멸은 단순히 개체 수가 줄어드는 문제가 아니라, 수억 년간 이어져 온 생명의 사슬이 끊어지는 과정입니다. 우리가 무심코 지나치는 풍경 속에서 지구의 생명력은 조금씩 마모되고 있습니다. 생태계의 파괴는 예상치 못한 방식으로 인류에게 되돌아옵니다. 아마존의 밀림이 축산업을 위한 목초지로 변하고 서식지가 파괴되면서, 야생 동물 속에 잠복해 있던 바이러스가 인간 사회로 침투할 기회가 늘어났습니다. 최근 전 세계를 뒤흔든 코로나19와 같은 인수공통감염병은 환경 교란이 낳은 비극적인 결과 중 하나입니다. 상위 포식자가 사라지고 특정 종이 폭발적으로 늘어나는 불균형 상태는 질병의 확산을 가속화합니다. 결국 자연의 건강을 지키는 것이 곧 인류의 보건과 경제적 안정을 지키는 가장 확실한 방어선임을 잊지 말아야 합니다. 생물 다양성은 종의 다양성뿐만 아니라 유전적 다양성과 생태계의 다양성을 모두 포괄하는 개념입니다. 유전자가 단일해진 집단은 전염병이나 환경 변화에 취약하여 한꺼번에 멸종할 위험이 크지만, 다양성을 확보한 생태계는 변화무쌍한 지구 환경 속에서도 항상성을 유지하며 살아남을 수 있습니다. 이는 효율성의 관점에서도 매우 중요한데, 애초에 생명이 생존을 위해 선택한 가장 강력한 전략이 바로 다양성이기 때문입니다. 따라서 생물 다양성을 보존하는 일은 단순히 자연을 보호하는 차원을 넘어, 지구라는 거대한 시스템의 복원력을 유지하는 핵심 과제입니다. 과거 다윈의 진화론은 '적자생존'이라는 이름으로 오용되어 인종 차별이나 우생학의 근거가 되기도 했습니다. 하지만 진정한 자연선택은 특정 우월한 종만이 살아남는 것이 아니라, 다양한 변이들이 각자의 환경에서 적응하며 공존하는 과정을 의미합니다. 승자가 모든 것을 독식해야 한다는 경제적 논리를 생태계에 대입하는 것은 위험한 발상입니다. 약자에 대한 배려와 다양성의 인정은 도덕적인 선택일 뿐만 아니라, 생물학적으로도 인류가 공멸을 피하기 위해 반드시 지켜야 할 원칙입니다. 획일화된 사회는 작은 충격에도 쉽게 무너질 수 있다는 사실을 명심해야 합니다. 공상과학(SF)은 우리가 직면한 다양성의 문제를 직관적으로 성찰하게 돕는 훌륭한 도구입니다. 프랑켄슈타인의 괴물이나 가타카의 유전자 계급 사회는 이질적인 존재에 대한 우리의 공포와 차별이 어떤 결과를 초래하는지 미리 보여줍니다. 반면 스타 트렉과 같은 작품은 서로 다른 배경을 가진 존재들이 협력하며 우주를 탐험하는 희망적인 미래를 제시합니다. 우리가 낯선 생명체와 공존하는 법을 배우는 것은 결국 우리 자신을 지키는 길입니다. 미래 사회의 지속 가능성은 기술의 발전보다, 서로의 다름을 인정하고 조화롭게 살아가는 공존의 지혜에 달려 있습니다.

국립과천과학관

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