상사성 (유전학)

3. 원인

병렬 및 수렴 진화는 서로 다른 종이 독립적으로 진화하거나 외견상 동일한 특징을 획득하여 공통 조상에게서 추론된 특징과는 다른 경우 상동형성을 유발한다. 유사한 특징이 동일한 발달 메커니즘에 의해 발생하는 경우, 이 과정을 병렬 진화라고 한다.^[12][13] 유사성이 서로 다른 발달 메커니즘에서 비롯될 경우, 이 과정을 수렴 진화라고 한다.^[13][14] 이러한 유형의 상동형성은 서로 다른 계통이 적합성 증가를 위해 유사한 적응을 필요로 하는 비슷한 생태적 지위에서 생활할 때 발생할 수 있다. 흥미로운 예는 주머니두더지(Notoryctidae), 황금두더지(Chrysochloridae) 및 북부 두더지(Talpidae)의 경우이다. 이들은 서로 다른 지리적 지역과 계통에서 온 포유류이며, 모두 지하 생태적 지위에서 살기 위해 매우 유사한 굴 파기 특성 (원추형 머리 및 납작한 앞발톱 등)을 독립적으로 진화시켰다.^[15]

반대로, 역전 (일명 흔적 기관화)는 이전에 획득했던 특징이 사라짐으로써 상사성을 초래한다.^[16] 이 과정은 특정 획득 형질이 더 이상 관련이 없거나 심지어 비용이 많이 드는 환경 변화로 인해 발생할 수 있다.^[17][3] 이는 지하 및 동굴 서식 동물의 시력 상실,^[15][18] 동굴 서식 동물의 색소 침착 상실,^[18] 그리고 뱀과 다리 없는 도마뱀 모두의 사지 상실에서 관찰될 수 있다.^[19][20]

3. 1. 평행 진화와 수렴 진화

3. 2. 역진화

4. 상동성과 상사성의 구별

상사성은 특히 계통 발생학적으로 더 가까운 그룹에서 발생하며, 계통수는 종종 파시모니 분석(최대 절약법)을 통해 선택되는데, 이때 가장 적은 형질 상태 변환을 필요로 하는 가설이 우선시된다.^[21][22] 이러한 평가는 분석에 사용된 형질에서 상사성이 발생하여 혼란스러워질 때 어려워질 수 있다. 이러한 과제를 극복하는 가장 중요한 접근 방식은 계통 발생학적 분석에 사용되는 독립적인 특성의 수를 늘리는 것이다.^[4] 파시모니 분석과 함께, 특정 진화 모델을 고려할 때 가장 가능성이 높은 트리가 선택되고 가지 길이가 추론되는 가능성 분석을 수행할 수 있다.

분지학적 해석에 따르면, 선호되는 계통 발생학적 가설에서 형질 상태의 분포가 파시모니적으로 설명될 수 없을 때 상사성이 발생한다. 즉, 문제의 특징이 트리에서 둘 이상의 지점에서 나타난다.^[16][46]

DNA 서열의 경우, 유전 암호의 중복성 때문에 상사성이 매우 흔하게 발생한다. 관찰된 상사성은 단순히 시간이 지남에 따라 축적되는 무작위 뉴클레오티드 치환의 결과일 수 있으며, 따라서 적응론적 진화 설명을 필요로 하지 않을 수 있다.^[4][39] 특히 근연한 분류군에서 발생하는 상사성은 계통 추정을 어렵게 만들며, 최대 절약법이나 최우도법은 분자 계통 분석에서 다중 치환을 과소 평가하는 경향이 있어, 잘못된 유연 관계가 추정되는 경우도 많다.^[51]

5. 상사성의 예시

유시로이데아 (갑각류 및 단각류)^[24], 쐐기풀과^[25], 국화과^[26], 넉줄고사리아과 (Selligueoid Ferns)^[27], 개미^[28], ''메를루키우스 카펜시스''(케이프 헤이크)^[29], ''보네티나'' 속의 타란툴라^[30], 가비알, ''토미스토마''와 악어 사이, 그리고 ''토라코사우루스''와 ''가비알리스'' 사이^[31] 등 다양한 분류군에서 상사성의 사례가 기록되어 있다. ''보네티나'' 속 타란툴라의 경우, 거의 모든 형태학적 특성이 상사성이며, 성 선택이 타란툴라 분화의 원동력일 가능성을 시사한다.^[30]

상사성 발생은 진화 예측에도 사용될 수 있다. 최근 연구에서는 지구 외 생물 진화 가능성과 경로를 예측하기 위해 상사성을 사용하며, 눈과 유사한 구조의 발달이 지구상에서 독립적으로 여러 번 진화했기 때문에 매우 가능성이 높다고 제안한다.^[16][32]

6. 상사성과 진화적 우연성

스티븐 제이 굴드는 그의 저서 ''원더풀 라이프''에서 어느 시점부터든 진화 과정을 반복한다면 동일한 결과를 얻지 못할 것이라고 주장했다.^[33][52] 일부 생물학자들은 상사성의 발생을 굴드의 진화적 우연성 이론에 반대하는 논거로 본다. Powell & Mariscal (2015)는 이러한 의견 불일치가 동음이의 때문에 발생하며, 우연성 이론과 상사성 발생이 동시에 참일 수 있다고 주장한다.^[34][53] 최근 연구에서는 지구 외 생물의 진화 가능성과 경로를 예측하기 위해 상사성을 사용하기도 한다. (예: 눈과 유사한 구조의 발달은 지구상에서 수없이 독립적으로 진화해 왔기 때문에 매우 가능성이 높다.)

7. 한국 생물학에서의 상사성 (한국의 관점)

참조

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