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발산 진화

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목차

1. 개요

발산 진화는 동일한 종의 일부 집단이 서로 다른 환경 압력에 적응하기 위해 서로 다른 특성을 진화시키는 현상을 의미한다. 이러한 진화는 포식자, 먹이, 짝짓기 경쟁과 같은 요인에 의해 발생할 수 있으며, 키티웨이크(세가락갈매기)의 무리 행동 변화, 다윈의 핀치새의 부리 형태 변화, 개와 늑대의 분화, 선인장의 건조 환경 적응 등이 대표적인 예시이다. 발산 진화는 수렴 진화, 평행 진화와 구분되며, 다양한 환경적 요인이 종의 특성에 미치는 영향을 보여준다.

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발산 진화
개요
정의밀접하게 관련된 종 집단 간의 차이가 축적되어 종분화로 이어지는 진화 과정
관련 분야진화생물학
특징유전적 변이 축적
자연선택 압력
적응 방산 촉진
종분화 유도
역사1888년 존 T. 굴릭의 "누적 분리를 통한 발산 진화" 발표
1965년 에밀 주커칸들과 라이너스 폴링의 단백질 연구
세부 과정
유전적 다양성집단 내 유전자 풀의 차이 증가
자연선택환경 변화에 따른 적응적 형질 선호
지리적 격리(필요에 따라) 집단 간 유전자 흐름 차단
생식적 격리종분화의 최종 단계
결과
적응 방산다양한 환경에 적응한 여러 종의 발생
종분화새로운 종의 형성
생물 다양성 증가지구상의 생명체 다양성 증가
예시
다윈의 핀치갈라파고스 제도에서 다양한 먹이에 적응한 핀치새
아프리카 호수 시클리드다양한 생태적 지위를 차지한 시클리드 물고기
참고 문헌

2. 정의 및 개념

발산 진화라는 용어는 J.T. 굴릭(Gulick)이 처음 사용한 것으로 알려져 있다. 발산 진화는 일반적으로 동일한 종의 두 그룹이 다른 환경 및 사회적 압력(포식, 식량 공급, 짝짓기 경쟁 등)에 적응하기 위해 해당 그룹 내에서 다른 특성을 진화시키는 현상을 말한다.

2. 1. 발산 진화의 예시

발산 진화는 포식, 식량 공급, 짝짓기 경쟁과 같은 다양한 요인에 의해 발생할 수 있다. 야행성 곤충의 고실 귀는 포식자의 소리를 듣기 위한 초음파 청각의 필요성에 의해 발달한 것으로 추정된다.[26][27] 야행성 포식자를 두려워할 필요가 없는 비야행성 곤충은 종종 이러한 고막 귀가 없는 것으로 발견된다.

3. 원인

발산 진화는 포식자 유무, 환경 변화, 활동 시간 등 다양한 요인에 의해 발생한다.[4][5][6]


  • 환경 변화: 먹이와 쉼터 접근성과 같은 환경 변화는 발산 진화를 유발할 수 있다.
  • 포식자: 새로운 적응, 활동적인 포식자의 수 변화, 새로운 포식자의 도입 등 포식 관련 변화도 발산 진화를 일으킬 수 있다.
  • 짝짓기 경쟁: 짝을 얻기 위한 경쟁 증가나 인간에 의한 인위 선택 역시 발산 진화의 원인이 될 수 있다.


세가락갈매기의 경우, 절벽 둥지라는 환경적 요인이 포식 위협을 감소시켜 무리 행동을 잃게 만드는 발산 진화를 유발했다.

3. 1. 포식자

세가락갈매기(키티웨이크)는 절벽 옆 둥지에 서식하며 포식 조류와 포유류의 위협이 적다. 이러한 환경 덕분에 특정 그룹의 키티웨이크는 새끼를 보호하기 위해 조상 대대로 보여왔던 무리 지어 다니는 행동을 잃게 되었다.[28] 이러한 무리 행동은 원래 파충류, 포유류, 다른 새와 같은 다양한 포식자로부터 새끼를 포함하는 지상 둥지를 보호하기 위해 발달한 행동이었다.[29]

세가락갈매기의 이러한 행동 변화는 발산 진화의 또 다른 예시이며, 다른 갈매기 종들과 대조된다. 조상 갈매기 및 현대의 다른 갈매기 종들은 포식자에게 취약한 지면에서 둥지를 틀기 때문에 새끼를 보호하기 위해 집단 공격 행동을 보인다.[19] 그러나 세가락갈매기는 이주 및 환경 변화의 결과로 오직 절벽 면에서만 둥지를 튼다. 그 결과, 새끼들은 등반과 절벽의 기상 조건에 어려움을 겪는 포식성 파충류, 포유류, 조류로부터 보호받으며, 이러한 집단 공격 행동을 보이지 않는다.[20]

3. 2. 환경

절벽 둥지 환경은 키티웨이크가 포식자의 위협 없이 서식할 수 있게 하여, 떼를 지어 몰려다니는 습성을 잃게 만드는 요인으로 작용했다. 키티웨이크처럼 절벽 가장자리에 들어갈 만큼 충분히 작은 육식성 포유동물과 그 자손은 절벽에 올라갈 수 있지만, 육식성 조류는 올라갈 수 없다. 절벽면 근처에서 기동할 수 있는 동시에 해당 지역의 기상 조건에 영향을 받는다.[30]

4. 다른 진화 유형과의 비교

발산 진화는 수렴 진화, 평행 진화와 비교하여 이해할 수 있다. 이들은 진화 여부, 진화 내용, 진화 이유 등에서 공통점과 차이점을 가진다.[7]

4. 1. 수렴 진화와의 비교

수렴 진화는 비슷한 환경에 사는 서로 다른 두 종이 포식자, 식량 공급과 같은 유사한 환경적 압력으로 인해 비슷한 형질을 진화시키는 현상이다. 이는 관련된 종들이 서로 다른 형질을 획득하는 발산 진화와는 다르다.[31]

수렴 진화는 서로 다른 종들이 비슷한 환경적 압력에 직면하여 비슷한 방식으로 적응하면서 유사한 구조가 발달하는 것을 의미한다. 즉, 밀접하게 관련되지 않은 공통 조상으로부터 유래하지 않았음에도 불구하고 축적된 형질이 유사해지는 것이다.[4] 예를 들어, 새, 박쥐, 곤충은 서로 밀접한 관련이 없지만 비행을 가능하게 하는 유사한 구조를 공유한다.[8] 짝짓기, 자원, 영토 경쟁을 위해 다양한 종에서 뿔이 발달하는 것 또한 수렴 진화의 예시이다.[31]

4. 2. 평행 진화와의 비교

평행 진화는 같은 조상을 가진 종들이 유사한 형질을 독립적으로 발달시키는 현상이다. 발산 진화가 공통 조상에서 유래한 종들이 서로 다른 형질을 획득하는 것과 달리, 평행 진화는 유사한 형질을 획득한다는 점에서 차이가 있다.[32]

평행 진화의 예로, 구세계와 신세계 양쪽의 일부 수목 개구리 종('날아다니는' 개구리)이 활공 비행 능력을 획득한 것을 들 수 있다. 이들은 공통적으로 "손과 발이 커졌고, 모든 손가락과 발가락 사이에 완전한 물갈퀴가 있으며, 팔과 다리에 옆 피부 덮개(플랩)가 있고, 주둥이에서 항문까지의 길이당 무게가 감소"하는 특징을 보인다.[32]

5. 발산 진화의 대표적인 예시

찰스 다윈이 갈라파고스 제도에서 관찰한 핀치새[11][12][13][14], 개와 늑대[33][15][16][18], 세가락갈매기[28][29][19][20], 선인장과[21][22][23]는 발산 진화의 대표적인 예시이다.

5. 1. 다윈의 핀치새

찰스 다윈은 갈라파고스 제도를 여행하면서 여러 섬에 서식하는 다양한 종의 핀치를 발견했다. 다윈은 핀치들이 각 종의 먹이에 특화된 서로 다른 부리를 가지고 있다는 것을 관찰했다.[11] 일부 핀치는 견과류와 씨앗을 먹기 위해 짧은 부리를, 다른 핀치는 곤충을 먹기 위해 길고 얇은 부리를 가졌으며, 또 다른 핀치는 선인장 및 다른 식물을 먹기 위해 특화된 부리를 가지고 있었다.[12] 그는 핀치들이 섬에 살았던 공통 조상으로부터 진화했으며, 지리적 격리로 인해 각 섬의 특정 생태적 지위를 채우도록 진화했다고 결론지었다.[13] 이는 현대의 유전체 염기 서열 분석으로 뒷받침된다.[14]

5. 2. 개의 발산 진화

개와 늑대는 공통 조상으로부터 발산 진화한 대표적인 예시이다.[33][15] 해부학적 구조를 비교하면 신체 형태, 두개골 크기 및 사지 형성이 유사하다는 것을 알 수 있다.[16] 미토콘드리아 DNA 염기 서열 분석 결과는 개와 늑대가 가까운 친척 관계임을 보여준다.[34][18]

말라뮤트, 허스키와 같이 일부 개 품종은 늑대와 유사한 신체적, 행동적 특징을 유지하고 있다.[17] 허스키와 말라뮤트는 몸 크기와 두개골 모양이 매우 비슷하며, 늑대와 유사한 코트 패턴과 추위에 대한 내성을 공유한다.[36]

5. 3. 키티웨이크 (세가락갈매기)

키티웨이크(세가락갈매기)는 절벽 옆 둥지에서 서식하며 포식자(포식 조류와 포유류)가 부족하여, 새끼를 보호하기 위해 조상 대대로 보여왔던 무리 지어 다니는 행동이 사라졌다.[28] 이러한 무리 행동은 원래 파충류, 포유류, 다른 새와 같은 다양한 포식자로부터 새끼를 포함하는 지상 둥지를 보호하기 위해 발달되었다.[29]

세가락갈매기의 이러한 행동 변화는 발산 진화의 또 다른 예시이며, 다른 갈매기 종들과 대조를 이룬다. 조상 갈매기 및 현대의 다른 갈매기 종들은 포식자에게 취약한 지면에서 둥지를 틀기 때문에 새끼를 보호하기 위해 집단 공격 행동을 보인다.[19] 그러나 세가락갈매기는 이주 및 환경 변화로 인해 오직 절벽 면에서만 둥지를 튼다. 그 결과, 새끼들은 절벽의 기상 조건 등으로 인해 접근하기 어려운 포식성 파충류, 포유류, 조류로부터 보호받으며, 집단 공격 행동을 보이지 않는다.[20]

5. 4. 선인장

선인장과는 미오세 후기에 분화되었는데, 이는 발산 진화의 한 예시이다. 에오세-올리고세 멸종 사건 이후 건조 기후가 증가하면서, 선인장 조상 식물들은 새로운 기후에서 생존하기 위해 진화했다.[21] 선인장은 가시털 자리, 다육 식물의 줄기를 가지며, 일부는 얇은 잎을 가지도록 진화하여 최대 몇 달 동안 물을 저장할 수 있게 되었다.[22] 이들이 분화된 식물들은 화석 기록이 거의 남지 않은 채 멸종되었거나, 덜 건조한 기후에서 생존하며 이주했다.[23]

참조

[1] 웹사이트 Sympatric speciation http://evolution.ber[...] 2016-02-02
[2] 저널 Divergent Evolution through Cumulative Segregation https://books.google[...] 2011-09-26
[3] Citation Evolutionary Divergence and Convergence in Proteins https://www.scienced[...] Academic Press 2024-03-24
[4] 웹사이트 18.1 Understanding Evolution - Biology 2e {{!}} OpenStax https://openstax.org[...] 2024-03-24
[5] 저널 Predators as Agents of Selection and Diversification 2020-10-31
[6] 웹사이트 Artificial selection https://evolution.be[...] 2024-03-24
[7] 웹사이트 18.5G: Convergent Evolution https://bio.libretex[...] 2024-03-24
[8] 서적 On the Wing: Insects, Pterosaurs, Birds, Bats and the Evolution of Animal Flight https://books.google[...] Oxford University Press 2015-09-02
[9] 저널 Convergence and Parallelism in Evolution: A Neo-Gouldian Account https://www.journals[...] 2012-06-01
[10] 저널 The interaction of behavioral and morphological change in the evolution of a novel locomotor type: 'Flying' frogs.
[11] 서적 Darwin Joseph 1991
[12] 서적 Ecology and evolution of Darwin's finches Princeton University Press 1999
[13] 서적 How and why species multiply: the radiation of Darwin's finches https://www.worldcat[...] Princeton University Press 2008
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[15] 저널 Phylogenetic relationships, evolution, and genetic diversity of the domestic dog https://academic.oup[...] 1999-01-01
[16] 저널 Unraveling the mysteries of dog evolution 2010-03-09
[17] 저널 Evolutionary History, Selective Sweeps, and Deleterious Variation in the Dog https://www.annualre[...] 2016-11-01
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[19] 서적 Animal Behavior: An Evolutionary Approach, Tenth Edition
[20] 저널 Adaptations in the kittiwake to cliff-nesting 2008-04
[21] 저널 Beyond aridification: multiple explanations for the elevated diversification of cacti in the New World Succulent Biome https://nph.onlineli[...] 2014-06
[22] 웹사이트 http://web.mac.com/r[...] 2024-03-25
[23] 저널 Contemporaneous and recent radiations of the world's major succulent plant lineages 2011-05-17
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[28] 저널 Adaptations in the kittiwake to cliff-nesting 2008-04
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[33] 문서 Vila, C., JE Maldonado, and RK Wayne. 1999. Phylogenetic Relationships, Evolution, and Genetic Diversity of the Domestic Dog. J Hered 90:71-77
[34] 문서 Vila C., P. Savolainen, J.E. Maldonado, I.R. Amorim, J.E. Rice, R.L. Honeycutt, K.A. Crandall, J. Lundeberg, and R.K. Wayne. 1997. Multiple and Ancient Origins of the Domestic Dog. Science 13 Vol. 276, no. 5319: 1687-1689
[35] 저널 Unraveling the mysteries of dog evolution
[36] 논문 From the Wild Wolf to Man’s Best Friend:An Analysis of a Hypothetical Wolf Population and the Change in Temperament, Possibly Leading to Their Domestication http://d2oqb2vjj999s[...] Old Dominion University 2011


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