동정 (생물학)
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1. 개요
동정(생물학)은 생물의 종류를 식별하고 이름을 붙이는 과정으로, 학문적, 산업적, 교육적, 환경적 측면에서 중요하다. 동정은 학명 기반 연구의 신뢰성을 높이고, 생물 다양성 감소에 대처하는 데 필수적이며, 새로운 분류군 연구의 시작점이 되기도 한다.
동정 방법으로는 계통학적 방법, 도감, 검색표, 형질 데이터베이스, DNA 바코딩 등이 사용된다. 도감은 그림이나 사진을 통해 쉽게 동정을 돕지만, 유사한 종을 식별하기 어렵고, 검색표는 형질을 하나씩 비교하며 동정하지만, 전문가가 아니면 사용하기 어렵다. DNA 바코딩은 DNA 염기 서열을 이용하며 형태적 동정이 어려운 경우에도 유용하지만, DNA 분석 기술과 데이터베이스 구축이 필요하다. 가장 정확한 동정을 위해서는 관련 종의 기재 논문과 모식 표본을 참고해야 하며, 전문가의 도움을 받는 경우도 있다.
동정 시에는 미기재종의 존재 가능성, 종 수준의 동정 어려움, 그리고 생물 다양성이 풍부한 지역의 특성을 고려해야 한다.
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생물 분류는 생물을 계통적으로 분류하고 명명하는 학문으로, 린네의 2계설에서 시작하여 헤켈의 3계설, 휘태커의 5계설을 거쳐 현재는 세균, 고세균, 진핵생물의 3도메인설이 널리 사용되며 분자생물학적 연구에 따라 지속적으로 수정 및 보완된다.
| 동정 (생물학) | |
|---|---|
| 생물학적 동정 | |
| 정의 | 이미 알려진 생물체의 종을 식별하는 과정 |
| 목표 | 특정 유기체의 이름을 결정하는 것 |
| 방법 | 기존의 이름과 일치하는지 확인 분류학적 키 사용 전문가의 의견 참조 |
| 동정 방법 상세 | |
| 일치 확인 | 알려진 표본이나 설명과 비교하여 특성 비교 |
| 분류학적 키 | 이분법적 키 사용 (Donald V. Osborne, 1963) 특성 기반 질문에 답하며 단계를 거쳐 진행 |
| 전문가 의견 | 복잡하거나 불확실한 경우 전문가에게 문의 |
| 동정의 중요성 | |
| 생물학 연구 | 연구 대상 종의 정확한 식별 |
| 생태학 연구 | 생태계 내 종의 역할 파악 |
| 환경 모니터링 | 특정 종의 존재 및 변화 추적 |
| 질병 관리 | 질병 원인체 정확히 식별 |
| 식물 종 식별 | 컴퓨터 비전 기술 활용 (Jana Wäldchen & Patrick Mäder, 2017) |
| 추가 정보 | |
| 참고 자료 | 호주 식물원 및 원예 연구소의 정보 (The herbarium specimen) |
2. 의의
생물 동정은 학문, 산업, 교육, 환경 등 여러 측면에서 중요하다. 생물학 연구 성과는 학명을 기준으로 축적되는데, 동정이 잘못되면 연구 가치와 신뢰성이 떨어진다. 정확한 동정은 생물학뿐만 아니라 생물을 이용하는 산업에서도 중요하다. 생물의 이름을 알고 관찰하는 것은 과학 교육에 유효하며, 생물 애호가에게는 큰 기쁨이 된다. 생물 다양성 감소에 대처하기 위해서도 동정은 필수적이다.
2. 1. 학문적 의의
생물학 연구에서 연구 성과 정보는 학명을 기준으로 축적되어, 더 나아가 연구에 활용된다.. 동정이 잘못되어 부정확한 명명이 이루어진 경우, 연구 성과의 가치와 신뢰성은 저하된다.. 따라서 생물학에서 정확한 동정은 필수적이다. 생물학 연구뿐만 아니라 생물을 이용하는 다양한 산업에 있어서도 정확한 동정은 중요하다.. 또한, 아마추어 생물 애호가에게 채집한 생물의 이름을 아는 것은 큰 기쁨이 된다.. 생물의 이름을 알고 관찰하는 것은 과학 교육의 관점에서도 유효하다.. 인간 활동의 영향으로 인한 생물 다양성 감소에 대처하기 위해서도 역시 동정이 불가결하다..동정을 시도한 결과, 기존의 분류 체계에 들어맞지 않는다고 판단될 경우, 새로운 분류군의 설립(신종 발견, 신종 기재)이라는 분류학적 연구의 출발점이 된다.. 그 점에서, 아마추어에 의한 동정이 결과적으로 신종 기재에 기여하는 경우도 있다. (시민 과학)
2. 2. 산업적 의의
생물학 연구 성과는 학명을 기준으로 축적되어 활용되는데, 동정이 잘못되면 연구 성과의 가치와 신뢰성이 떨어진다. 따라서 생물학뿐만 아니라 생물을 이용하는 다양한 산업에서도 정확한 동정은 중요하다.2. 3. 교육적 의의
생물의 이름을 알고 관찰하는 것은 과학 교육의 관점에서 유효하다. 아마추어 생물 애호가가 채집한 생물의 이름을 아는 것은 큰 기쁨이 된다. 아마추어에 의한 동정이 결과적으로 신종 기재에 기여하는 경우도 있다. (시민 과학)2. 4. 환경적 의의
생물학 연구에서 연구 성과 정보는 학명을 기준으로 축적되어, 더 나아가 연구에 활용된다.. 동정이 잘못되어 부정확한 명명이 이루어진 경우, 연구 성과의 가치와 신뢰성은 저하된다.. 따라서 생물학뿐만 아니라 생물을 이용하는 다양한 산업에 있어서도 정확한 동정은 필수적이다.. 인간 활동의 영향으로 인한 생물 다양성 감소에 대처하기 위해서도 역시 동정이 불가결하다..3. 방법
생물 동정에는 주로 계통학적인 방법이 사용되지만, 미생물의 경우에는 먼저 보조적으로 그 성상을 조사한다. 그 결과, 같은 종류라고 생각되는 기존 미생물에 대한 항체를 이용하여 항원항체반응을 실시하고, 그 반응 정도로 동정을 판단하고 결정한다.[7]
3. 1. 도감
도감은 생물의 그림이나 사진과 함께 해설을 곁들여 생물 동정에 널리 사용된다. 도감은 생물의 외관을 그림이나 사진과 비교하여 쉽고 빠르게, 어느 정도 정확하게 동정할 수 있다는 장점이 있다. 여러 도감이 출판되었으며, 야외에서 생물과 비교할 수 있는 필드 가이드 형태도 있다.그러나 도감으로는 색깔이나 모양이 비슷한 종을 구별하기 어렵다. 각 종에 대한 해설이 있어도 종 간의 차이가 명확하게 적혀 있지 않은 경우가 많아, 차이점을 알려면 각 종의 설명을 읽고 비교해야 한다. 또한, 도감에 모든 종이 반드시 다 실려 있는 것은 아니며, 특히 『일본동물도감』처럼 넓은 범위의 생물 무리를 다루는 일반적인 도감에서는 모든 종을 다루지 못하므로 종 동정에 적합하지 않을 수 있다. 동정하려는 생물이 도감에 없는 종이라면 '해당 종 없음'으로 판단해야 하지만, 도감에 실린 종 중에서 가장 비슷한 종으로 잘못 동정할 위험이 있다. 『일본산 매미과 도감』처럼 특정 생물 무리만을 대상으로 한 전문적인 도감은 많은 종을 다루므로 유용하지만, 전문 지식이 없으면 활용하기 어렵다.
도감뿐만 아니라 종이 매체 출판물은 연구에 따라 바뀌는 분류 체계를 반영할 수 없다는 단점이 있지만, 이 점을 보완하는 전자 도감도 만들어지고 있다.
3. 2. 검색표
검색표는 생물의 형질을 하나하나 조사하여 동정을 수행하는 방법이다. 생물군을 어떤 형질의 차이에 따라 두 그룹으로 나누고, 다시 각 그룹을 또 다른 차이에 따라 두 그룹으로 나누는 작업을 반복하여 만들어진다. 따라서 형질을 하나하나 조사해 나가면서 동정할 수 있다.하지만 전문가가 아닌 사람이 검색표를 사용하는 것은 현실적으로 어려운 경우가 많다. 예를 들어 어떤 부위가 "크다" 또는 "작다"가 판정 기준이 되는 경우, 해당 분류군에 대해 잘 알지 못하면 눈앞에 있는 표본이 "크다"인지 판단할 수 없다. 이 문제는 식별점의 그림을 덧붙임으로써 완화할 수 있다.
또한 검색표는 일반적으로 특정 상위 분류군(예: 과) 내의 종을 동정하도록 만들어지므로, 상위 분류군의 소속이 불명확한(어떤 과인지 모르는) 경우에는 사용할 수 없다. 게다가 출발점이 한 곳이고, 어떤 종에 도달하는 경로가 하나뿐이라는 검색표의 구조적인 문제도 있다. 처음부터 식별하기 어려운 형질이 나오면 초심자는 더 이상 진행할 수 없게 된다. 진행하더라도 한 번이라도 잘못되면 절대로 올바른 답을 낼 수 없기 때문에, 혼자서 사용하기는 어렵다.
도감에 검색표를 함께 게재한 검색 도감이라고 불리는 것도 출판되고 있다.
3. 3. 형질 데이터베이스
형질 데이터베이스는 어떤 분류군의 모든 종을 동정하는 데 필요한 여러 형질에 대해, 모든 종의 형질 상태를 입력한 데이터베이스이다.. 검색표와는 다르게, 형질을 정해진 순서로 하나하나 대조해 가는 것이 아니라, 여러 형질을 한 번에 입력하여 검색을 수행하는 다중 검색 시스템을 사용한다. 입력한 형질로 특정할 수 없는 경우에는, 추가적인 형질을 더하여 검색 범위를 좁힐 수 있다.. 컴퓨터를 필요로 하고 종이 매체로는 불가능하다는 제약은 있지만, 검색표보다 이용할 때의 자유도가 높다.3. 4. DNA 바코딩
DNA 바코딩은 생물이 가진 DNA의 염기 서열을 이용하여 동정을 수행하는 방법이다. RNA 서열을 이용하는 경우도 있다. 미생물이나 은폐종처럼 형태적 동정이 어려운 경우, 또는 현실적으로 처리할 수 없을 만큼 대량의 샘플을 동정해야 하는 경우에 특히 유용하며, 검색자의 판단을 필요로 하지 않는다는 점도 특징이다..원핵생물에서는 16S rRNA 라이브러리가 거의 망라되어 있어, 16S rRNA의 서열을 알 수 있다면, 예를 들어 미배양 상태이거나 환경 중의 혼합 샘플이더라도 동정이 가능하다.
3. 5. 기타 전문적인 방법
가장 정확한 동정을 위해서는 관련 분류군의 모든 알려진 종에 관한 기재 논문을 참조하게 된다. 또한, 관련 종의 모식 표본을 직접 조사해야 할 필요가 생길 수도 있다. 이러한 수준에 이르면 전문적인 분류학자 외에는 어려워진다.도감이나 문헌을 사용해도 확실한 동정이 불가능한 경우에는, 해당 분류군을 전문으로 하는 분류학자에게 동정을 의뢰하기도 한다. 진드기 분류학자인 아오키 준이치는 전문 분류군의 동정 의뢰에 응하는 것이 분류학자의 책무라고 지적하는 한편, 의뢰하는 측에서도 표본은 적절한 상태로 처리하고, 필요한 데이터(채집지 등)를 첨부하며, 표본의 반환을 요구하지 않는 등의 배려가 매너로서 요구된다고 말한다.
4. 이용되는 형질
동정에 사용되는 형질은 대상 분류군에 따라 다르다. 육안으로 관찰 가능한 생물에서는 형태적 형질이 중요하게 사용되며, 미생물학에서는 생리적 형질이 중시된다. 최근에는 유전자도 동정에 이용된다.
4. 1. 형태
육안으로 관찰 가능한 생물에서는 형태적 형질이 주로 사용된다. 예를 들어 고등 식물의 경우 잎의 모양이나 잎자루의 모습, 잎 가장자리의 톱니 모양, 혹은 가지에 붙는 방식 등이 자주 이용된다.[5]한국산 참나무의 잎 모양은 다음과 같다.
| 종 | 잎 모양 |
|---|---|
| 붉가시나무 | 긴 타원형 또는 타원형, 예첨두, 둔단, 기부는 넓은 쐐기형, 전연, 드물게 상부에 물결 모양의 톱니 |
| 굴참나무 | 좁은 장타원형, 예첨두, 기부는 쐐기형, 1/3 이상은 예거치연 |
| 갈참나무 | 도란형 장타원형에서 장타원형, 기부는 넓은 쐐기형, 중부 이상에 예거치연 |
| 가지비나무 | 장타원상 피침형에서 피침형, 예첨두, 기부는 넓은 쐐기형, 아래에서 1/3 이상에 예거치연 |
4. 2. 생태적 특징
행동이나 습성에는 뚜렷한 특징이 있는 경우가 있어, 분류나 동정에 이용되는 예도 있다. 특히 야외 조사의 경우에 중시된다. 거미류에서는, 거미집의 형태는 과를 특정하는 데 유력한 특징이 되며, 어떤 거미집을 쳤는지 알 수 없으면 동정에 어려움을 겪는 경우도 있다.[1] 그러나 일반적으로는 표본을 동정의 대상으로 하는 경우가 많으므로, 이러한 특징을 이용할 수 없는 경우도 많다.[1]4. 3. 생리적 특징
세균의 경우, 물질 대사 능력이나 생육 온도 등의 생리적인 특징에 따른 동정이 자주 사용되었다. 예를 들어 특정 당류를 이용 가능한지, 대사 산물로 ○○산을 생산하는지 등의 특징이다.[7] 균류에서도 발효 관련 분야에서는 이러한 동정법이 사용되어 온 역사가 있다. 다만, 이러한 특징을 파악하기 위해서는 배양이 필수적이므로, 우선 배양주를 확립해야 한다. 또한, 이러한 동정을 위해 만들어진 동정 배지도 준비되어 있다. 한편, 이러한 특징은 해당 생물의 생활에 밀접하게 관련된 매우 적응적인 것이며, 그만큼 변이도 많다고 생각해야 한다. 곰팡이류에서는 이러한 특징은 점차 사용되지 않는 방향으로 전환된 것으로 보인다. 이에 반해, 생육에 대한 온도의 영향, 최적 온도나 생육 한계 온도 등은 더 분류에 밀착된 특징인 듯하다. 곰팡이류에서는 저온을 좋아하는 균군이나 특수한 고온균 등이 구분된다.4. 4. 분자생물학적 특징
최근에는 계통학적인 방법을 사용하여 미생물을 동정한다. 먼저 미생물의 성상을 조사하고, 그 결과 같은 종류라고 생각되는 기존 미생물에 대한 항체를 이용해 항원항체반응을 실시하여 그 반응 정도로 동정을 판단하고 결정한다.[7]5. 동정의 한계 및 주의점
모든 생물종이 기재되어 있는 것은 아니며, 미기재종이 존재할 수 있다. 도감에 없는 종은 잘못 동정될 위험이 있다.[1] 종 수준의 동정이 어려운 경우, 속(Genus) 수준까지만 확정하고 종(Species)에 대한 판단은 유보하는 것이 좋다. (예: 왕거미속의 1종 *Araneus* sp.)[1] 특히 한국은 생물 다양성이 풍부한 만큼, 미기재종이나 새로운 외래종 유입 가능성이 높아 지속적인 생물 조사 및 동정 연구가 필요하다.
예를 들어 일본에서는 육상 척추동물이나 나비 등은 통상적인 도감으로 대부분의 종명이 판명되지만, 더 넓은 생물의 분류군을 보면 동정이 어려운 경우가 많다.[1] 실제로 존재하는 모든 종이 기재되어 있는 분류군은 거의 없고, 미기재종이 많이 존재한다.[1]
이러한 조건에서는 종명이 확정되는 경우가 드물다.[1] 운 좋게 맞는 종을 찾더라도, 그것이 그 종인지, 아니면 근연한 별종일 가능성이 있는지 구별하기 어렵다.[1] 이 경우, 속의 특징과 종의 특징을 구별하여 속까지 확정하고, 종에 대한 판단은 피하는 것이 무난하다.[1] "○○(속)의 1종"과 같은 표현을 사용한다.[1]
예를 들어, 거미를 잡아서 암컷 성충이라면 생식기 등을 관찰하여 종명을 확정할 수 있다.[1] 왕거미인 것을 알게 되면, "왕거미 ''Araneus ventricosus'' ♀성충 1"라고 채집 기록을 쓸 수 있다.[1] 유충이라면 속까지의 판단으로 단념해야 하며, "왕거미속의 1종 ''Araneus'' sp. 유충 1"와 같이 쓴다.[1]
참조
[1]
간행물
Photographic identification of individual humpback whales (''Megaptera novaeangliae'') on their southern migration past Ballina, NSW, with comparisons to other humpback whale databases from eastern Australia
http://www.environme[...]
[2]
논문
Some aspects of the theory of dichotomous keys
[3]
웹사이트
The herbarium specimen
http://www.chah.gov.[...]
2008-03-31
[4]
논문
Plant Species Identification Using Computer Vision Techniques: A Systematic Literature Review
2017-01-07
[5]
서적
（村田・北村(1979)原色日本植物図鑑木本編より）
[6]
웹인용
동정
https://terms.naver.[...]
2022-02-03
[7]
웹인용
동정
https://terms.naver.[...]
2022-02-03
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