분류학
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1. 개요
분류학은 생물 그룹의 개념, 명명, 분류를 다루는 학문으로, 생물학의 핵심 분야 중 하나이다. 아리스토텔레스 시대부터 시작되어 린네를 거치며 체계화되었으며, 다윈의 진화론 이후 계통 관계를 반영하는 방향으로 발전했다. 현대에는 DNA 염기서열 분석, 생물정보학 등 첨단 기술을 활용하여 분류 체계를 재검토하고 있으며, 계통분류학, 분지분류학, 표현형분류학, 분자계통학 등 다양한 종류가 존재한다. 생물다양성 연구와 보전 생물학에 필수적인 역할을 하며, 새로운 기술과 지식을 바탕으로 지속적으로 발전하고 있다.
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| 분류학 | |
|---|---|
| 분류학 | |
 | |
| 기본 정보 | |
| 정의 | 생물을 명명하고 정의하고 분류하는 과학 |
| 주요 분야 | 명명법 분류 |
| 관련 분야 | 계통학 생물학 |
| 역사 | |
| 기원 | 고대 그리스 시대 |
| 초기 분류학자 | 아리스토텔레스 테오프라스토스 |
| 린네 시대 | 칼 폰 린네의 분류학 체계 발전 |
| 20세기 | 진화론과 분자생물학의 발전으로 인한 현대적 분류학 체계 확립 |
| 분류 체계 | |
| 주요 분류 계급 | 역 계 문 강 목 과 속 종 |
| 응용 분야 | |
| 생물 다양성 연구 | 생물 종의 식별 및 기록 |
| 생물 정보학 | 유전 정보 및 진화 관계 연구 |
| 환경 보전 | 멸종 위기종 및 생태계 관리 |
| 농업 및 의학 | 작물 품종 개발 및 질병 원인 규명 |
| 명명법 | |
| 이명법 | 속명과 종명으로 구성된 학명 부여 |
| 명명 규칙 | 국제 생물 명명 규약 준수 |
2. 분류학의 정의 및 의의
분류학의 정확한 정의는 자료마다 다르지만, 이 학문의 핵심은 유기체 그룹의 개념, 명명 및 분류에 있다.[1] 최근 분류학의 정의는 다음과 같다.
- 개체를 종으로 그룹화하고, 종을 더 큰 그룹으로 배열하고, 그 그룹에 이름을 부여하여 분류를 생성하는 이론과 실제.[2]
- 계통 분류학을 포함하는 과학 분야로서, 기술, 확인, 명명법, 분류를 포함한다.[3]
- 생물학에서 유기체를 분류하는 배열인 분류 과학.[4]
- "살아있는 유기체에 적용되는 분류 과학으로, 종의 형성 수단 연구 등을 포함합니다."[5]
- "분류를 위한 유기체 특징의 분석"[6]
- "계통 분류학은 계통 발생을 연구하여 더 포괄적인 분류학 분야의 분류와 이름으로 변환될 수 있는 패턴을 제공한다"(바람직하지만 드문 정의로 나열됨)[7]
이러한 정의들은 분류학을 계통 분류학의 하위 영역으로 간주하거나, 그 관계를 뒤집거나, 두 용어를 동의어로 간주하기도 한다. 생물 명명법이 분류학의 일부인지, 아니면 분류학 외부의 계통 분류학의 일부인지에 대한 의견은 일치하지 않는다.[8][9]
1970년, 미체너(Michener) 등은 "계통 생물학"과 "분류학"을 다음과 같이 정의했다.[10]
> 계통 생물학(이하 계통 분류학이라고 함)은 (a) 유기체에 대한 학명을 제공하고, (b) 유기체를 기술하고, (c) 유기체의 컬렉션을 보존하고, (d) 유기체에 대한 분류, 확인을 위한 키, 그리고 분포에 대한 데이터를 제공하고, (e) 유기체의 진화 역사를 조사하고, (f) 유기체의 환경 적응을 고려하는 분야이다. ... (중략) ... 분류학은 위의 (a)부터 (d)까지의 항목과 관련된 계통 분류학의 일부이다.
분류학, 계통 생물학, 계통 분류학, 과학적 분류, 생물학적 분류 및 계통 발생학을 포함한 용어들은 때때로 의미가 중복되거나 약간 다를 수 있지만, 항상 관련되어 있다.[1][11]
드 칸돌이 1813년 ''Théorie élémentaire de la botanique''에서 "분류학"이라는 용어를 처음 도입했다.[12] 존 린들리는 1830년에 "계통 분류학"이라는 용어를 사용하지 않고 "계통 식물학"이라고 썼지만, 계통 분류학에 대한 초기 정의를 제공했다.[13]
유럽에서는 생물 다양성 연구 전체에 대해 "계통 분류학"과 "생물 계통 분류학"이라는 용어를 사용하는 경향이 있는 반면, 북미에서는 "분류학"이라는 용어를 더 자주 사용한다.[14] 그러나 분류학, 특히 알파 분류학은 유기체의 확인, 설명 및 명명(즉, 명명법)을 의미하며,[15] "분류"는 유기체를 다른 유기체와의 관계를 보여주는 계층적 그룹에 배치하는 데 중점을 둔다.
생물 분류학은 생물학의 하위 학문 분야이며, 일반적으로 "분류학자"로 알려진 생물학자들이 수행하지만, 열정적인 자연주의자들도 새로운 분류군 발표에 자주 참여한다.[72] 분류학은 생명을 기술하고 정리하는 것을 목표로 하기 때문에, 분류학자들이 수행하는 연구는 생물다양성 연구와 그로 인한 보전 생물학 분야에 필수적이다.[73][74]
3. 분류학의 역사
분류학의 역사는 고대 문명까지 거슬러 올라가지만, 과학적인 분류는 18세기 이후에 본격적으로 시작되었다.[27][28]
오늘날 알려진 문헌에 따르면, 생물 분류학의 기원은 기원전 4세기 고대 그리스로 거슬러 올라간다. 아리스토텔레스는 플라톤의 "둘로 나누기 방법"을 동물 분류에 처음 사용했다. 예를 들어 동물을 온혈동물과 냉혈동물로 나누고, 온혈동물을 다시 깃털 유무에 따라 나누는 등 동물학을 처음으로 체계적으로 연구했다. 테오프라스토스는 이 방법을 식물계에 적용했고, 이 분류 방법은 페리파테토스학파에 의해 계속 연구, 발전되었다. 이 방법은 18세기까지 큰 변화 없이 사용되었다.
18세기에 칼 폰 린네에 의해 생물 분류법에 큰 혁신이 일어났다. 이후 국제 학술회의를 거쳐 린네가 체계화한 분류법을 바탕으로 오늘날 국제 학술상 통일된 생물 분류법이 정립되었다.
초기 분류학은 임의의 기준에 기반한 "인공적 분류 체계"였으며, 여기에는 린네의 식물 유성 생식 분류 체계가 포함된다. 이후 드 쥐시외(1789), 드 칸돌(1813), 벤담과 후커(1862-1863) 등의 "자연적 분류 체계"가 등장했다. 이들은 분류군의 특징을 더 완벽하게 고려했으며, 진화 이전의 사고방식이었다.
찰스 다윈의 ''종의 기원''(1859) 출판 이후 진화적 관계를 기반으로 한 새로운 분류 설명이 나타났다. 1883년부터 계통적 분류 체계 개념이 등장했으며, 아이히러(1883)와 엥글러(1886-1892)의 분류 체계가 대표적이다.
1970년대 분지학 방법론이 등장하면서 단계통군을 기준으로, 상동형질로 뒷받침되는 분류가 이루어졌다. 이후 분자 유전학 데이터가 증거 기반을 확장하여 더욱 정밀한 분류가 가능해졌다.[17][18][19]
서양 자연사에서는 어떤 분류가 옳은지에 대한 논의가 계속되었다. 자연 체계를 올바르게 이해하려는 욕구, 혹은 신의 의지를 헤아리려는 욕구가 이를 추진했다. 그 과정에서 생물 분류에는 하나의 옳은 기준이 있다는 믿음, 즉 '''자연 분류''' 개념이 생겨났다. 린네는 자연 분류를 찾는 것을 목표로 삼았다.
분류학은 자연 분류를 찾기 위해 기존 체계를 검토하고, 개별 생물 지식을 늘려 체계를 재검토하는 과정을 반복한다. 이 과정에서 자연 분류가 아닌, 특정 특징에 따른 인위 분류가 사용되기도 한다.
3. 1. 고대 및 중세
아리스토텔레스는 기원전 384년부터 322년까지 레스보스 섬에 머무는 동안 생물 분류를 시작했다.[30][31][40] 그는 생물을 부분, 즉 현대 용어로는 '속성'에 따라 분류했다. 예를 들어 태생인지, 네 다리를 가졌는지, 알을 낳는지, 혈액이 있는지, 온혈인지 등을 기준으로 분류했다.[32] 그는 모든 생물을 식물과 동물의 두 가지 그룹으로 나누었다.[31]아리스토텔레스가 분류한 동물 그룹 중 일부, 예를 들어 'Anhaima'(피가 없는 동물, 무척추동물로 번역됨)와 'Enhaima'(피가 있는 동물, 대략 척추동물에 해당) 그리고 상어와 고래류와 같은 그룹은 현재에도 널리 사용되고 있다.[33][34][35]
그의 제자 테오프라스토스(기원전 370–285)는 이러한 전통을 계승하여 그의 저서 『식물지』(Historia Plantarum)에서 약 500종의 식물과 그 용도를 언급했다. 속의 몇몇 식물 속(Genus)들은 테오프라스토스까지 거슬러 올라갈 수 있는데, 예를 들어 ''Cornus'', ''크로커스'', 그리고 ''Narcissus''가 있다.[31]
중세 시대의 분류학은 주로 아리스토텔레스 체계를 기반으로 하였으며,[32] 생물의 철학적, 실존적 질서에 관한 추가 내용이 포함되었다. 여기에는 서구 스콜라 학파 전통에서[32] 존재하는 존재의 대사슬과 같은 개념이 포함되었는데, 이 역시 궁극적으로 아리스토텔레스에서 유래한 것이다.[32] 당시 현미경이 없었기 때문에[40] 아리스토텔레스 체계는 식물이나 균류를 분류하지 않았다.[40] 그의 생각은 ''scala naturae''(자연의 사다리)에 따라 하나의 연속체로 완전한 세계를 배열하는 것을 기반으로 했다.[31] 이 또한 존재의 대사슬에서 고려되었다.[31]
프로코피우스, 가자의 티모테우스, 데메트리오스 페파고메노스, 토마스 아퀴나스와 같은 학자들에 의해 발전이 이루어졌다. 중세 사상가들은 실용적인 분류학보다는 추상적인 철학에 더 적합한 추상적인 철학적, 논리적 범주화를 사용했다.[31]
3. 2. 르네상스 및 근대
르네상스 시대에는 정교한 광학 렌즈가 발달하면서 유기체의 형태를 훨씬 더 자세하게 연구할 수 있게 되어 분류학 연구가 활발해졌다.[31]이러한 기술적 발전을 활용한 초기 저술가 중 한 명은 이탈리아의 의사 안드레아 체살피노(1519~1603)로, 그는 "최초의 분류학자"라고 불린다.[36] 그의 대표작인 "식물에 관하여"(De Plantis)는 1583년에 출판되었으며, 1,500종이 넘는 식물 종을 기술하고 있다.[37][38] 그가 처음으로 인식한 두 개의 큰 식물 과인 국화과(Asteraceae)와 십자화과(Brassicaceae)는 현재까지도 사용되고 있다.[39]
17세기에는 존 레이(1627~1705)가 많은 중요한 분류학적 저술을 남겼다.[40] 그의 가장 큰 업적으로는 아마도 "새로운 식물 방법"(Methodus Plantarum Nova, 1682)[41]일 것이다. 이 책에서 그는 18,000종이 넘는 식물 종에 대한 세부 정보를 발표했다.
조제프 피통 드 투르네포르(1656~1708)의 1700년 작품인 "식물학 원론"(Institutiones Rei Herbariae)에는 698개 속에 9,000종이 넘는 종이 포함되어 있으며, 카를 린네에게 직접적인 영향을 미쳤다.[29]
3. 3. 린네의 시대
칼 폰 린네는 스웨덴의 식물학자로, 이명법을 확립하고 자연의 체계를 저술하여 현대 분류학의 기초를 마련했다.[43] 린네의 분류법은 생물의 종과 속을 구분하고, 이들의 소속 관계를 체계적으로 밝히는 데 중점을 두었다. 그는 식물과 동물 종에 대한 표준화된 이명법 명명 시스템을 도입하여 혼란스럽고 체계적이지 못한 분류학 문헌에 대한 우아한 해결책을 제시했다.[46]린네는 자연의 체계[43], 식물의 종[44], <자연의 체계> 10판[45]과 같은 주요 저서를 통해 동식물 종에 대한 표준화된 이명법 명명 시스템을 구현했다.[46] 또한, 강, 목, 속, 종의 표준을 도입하고, 꽃의 작은 부분을 사용하여 식물과 동물을 식별할 수 있도록 했다.( 린네 식물 분류법 참조)[46]
식물 및 동물 분류학자들은 린네의 작업을 유효한 이름의 "시작점"으로 간주하며(각각 1753년과 1758년),[47] 이 날짜 이전에 발표된 이름은 "린네 이전"으로 언급되며 유효하지 않은 것으로 간주된다(스벤스카 슈핀들라르에 발표된 거미는 예외).[48] 린네 자신이 이 날짜 이전에 발표한 분류학적 이름조차도 린네 이전으로 간주된다.[29]
린네는 '분류학의 아버지'로도 불리며, Systema Naturae|자연의 체계la에서 다음과 같은 두 가지 큰 공헌을 했다.
- 당시까지 알려져 있던 동식물 종에 대한 지식을 정리하여 계층 구조를 가진 분류 체계를 구축했다.[90]
- 학명의 이명법을 확립하여, 복잡한 생물 종 이름 문제를 해결하고 새로운 종 추가에 대응할 수 있도록 했다.[91]
3. 4. 린네 이후의 발전
찰스 다윈의 ''종의 기원''(1859) 출판은 진화적 관계를 기반으로 한 새로운 분류 설명을 이끌어냈다. 1883년 이후부터는 계통적 분류 체계의 개념이 등장했는데, 이는 아이히러(1883)와 엥글러(1886-1892)의 분류 체계에서 전형적으로 나타난다.[27][28]1970년대에 분지학 방법론이 등장하면서 단계통군을 기준으로, 상동형질로 뒷받침되는 분류가 이루어지게 되었다. 그 이후, 분자 유전학의 데이터를 통해 증거 기반이 확장되면서, 더욱 정밀한 분류가 가능해졌다.[17][18][19]
4. 현대 분류학의 시스템
카를 린네의 분류 체계를 기반으로 하는 현대 분류학은 찰스 다윈의 ''종의 기원''(1859) 출판 이후 진화적 관계를 더욱 중요하게 고려한다. 1970년대 분지학 방법론이 등장하면서 단계통군을 유일한 기준으로 삼아 상동형질을 통해 분류한다.[50]
DNA 염기서열 분석, 생물정보학, 데이터베이스, 영상 처리 등의 기술은 현대 분류학에 큰 영향을 주며, 분자 유전학 데이터를 통해 형태학적 증거 기반을 확장하는 데 기여하고 있다.
분류학은 생태학 등 다른 생물학 분야와 밀접하게 연관되어 있다. 생태학 연구에서는 연구 대상 생물이 무엇인지 명확하게 밝혀져야 연구 결과를 기록하고 비교할 수 있기 때문에 분류학이 필수적이다. 또한, 비교해부학, 발생학, 생화학, 세포학, 분자유전학 등 다양한 분야의 지식과 기술이 분류학에 활용되며, 그에 따라 분류 체계는 지속적으로 재검토된다.
분류학적 연구는 자체로 중요할 뿐만 아니라, 다른 연구의 수단이나 중간 과정으로도 활용된다. 생태학 연구에서는 해당 지역의 생물상을 먼저 밝혀야 하므로 분류학이 선행되어야 한다.
최근 분자생물학의 발전으로 DNA 염기서열을 비교하는 분자계통학이 등장하면서 기존 분류 체계와 상반되는 결과가 나오기도 한다. 이는 분류학이 유동적인 상태에 있음을 보여준다.
4. 1. 분류학의 종류
5. 분류학의 실제적 응용
분류학은 생물다양성 연구와 보전 생물학 분야에 필수적인 역할을 한다.[73][74] 생물 분류는 분류학적 과정의 중요한 구성 요소이며, 사용자에게 분류군의 친척이 누구라고 가정하는지 알려준다.[75]
생물 분류는 도메인, 계, 문, 강, 목, 과, 속, 종, 균주를 포함한 분류 계급을 사용한다.[75] 분류학은 생물학의 한 분야이며, 일반적으로 "분류학자"라고 불리는 생물학자들이 수행하지만, 열정적인 자연주의자들도 새로운 분류군 발표에 자주 참여한다.[72]
분류학은 비교해부학의 기관 구조, 발생학의 난할방식과 배엽, 생화학의 아미노산 합성 경로와 지방산 구성비, 세포학의 염색체, 분자유전학의 DNA 염기 서열 등 모든 다른 분야의 성과를 바탕으로 만들어지며, 새로운 기술과 지식이 발견될 때마다 분류 체계는 재검토된다.
분류학적 연구는 생태학 연구와 같이 수단 또는 중간 과정으로 간주될 수 있다. 생태학 연구의 경우, 해당 지역의 생물상이 어느 정도 밝혀져 있어야 연구를 진행할 수 있기 때문이다.
5. 1. 한국의 분류학 연구 현황
생태학 연구를 위해서는 해당 지역의 생물상이 어느 정도 밝혀져 있어야 한다. 따라서 생물상을 밝히는 분류학 연구가 선행되어야 하는 경우가 많다.[1] 일본 동물생태학 초기의 거장인 미야지 덴자부로(宮地伝三郎)는 담수 생태학 연구에 앞서 제자들에게 일본 주요 담수 동물의 분류학 연구를 진행하게 했다.[1]톡토기(トビムシ) 연구가 요시이 료조(吉井良三)와 응애(ササラダニ) 연구가 아오키 준이치(青木淳一)는 생태학 연구를 위해 분류학 연구를 시작했지만, 결국 분류학 연구 자체가 평생의 업적이 되었다고 한다.[1]
6. 분류학의 미래
현대 분류학은 DNA 염기서열 분석, 생물정보학, 데이터베이스 및 영상 처리와 같은 기술의 영향을 크게 받고 있다. 분자생물학의 발전 이후, DNA의 염기서열을 비교하는 방법에 의한 분류 (분자계통학)도 행해지고 있으며, 그 결과가 고전적인 분류 체계와 상반되는 경우도 많아 현재는 유동적인 상태에 있다.[1]
분류학은 다른 한편으로 모든 다른 분야의 성과를 바탕으로 만들어진다. 고전적으로는 형태가 중요시되었고, 이 점은 현재에도 변함없지만, 생물에 관한 새로운 기술과 지식은 모두 분류학에 반영된다. 비교해부학에서는 기관의 구조가, 발생학이 발전하면 난할방식과 배엽이, 생화학이 발전하면 아미노산의 합성 경로와 지방산의 구성비, 세포학에서는 염색체가, 분자유전학에서는 DNA의 염기 서열이 모두 분류학에 이용되고, 그때마다 분류 체계는 재검토된다.[1]
분류학적 연구는 그 자체로 관심의 대상이 될 수 있지만, 수단 또는 중간 과정으로 간주될 수도 있다. 예를 들어, 생태학 연구의 경우, 해당 지역의 생물상이 어느 정도 이상 밝혀져 있지 않으면 전혀 손을 댈 수 없다. 따라서 먼저 생물상을 밝히는 것, 즉 분류학부터 시작해야 한다.[1]
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