진화유전학
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1. 개요
진화유전학은 유전학, 진화학의 발전과 함께 진화 현상을 유전자 수준에서 연구하는 학문 분야이다. 찰스 다윈의 진화 이론과 유전학을 결합한 현대 진화 이론을 바탕으로, 유전자 다양성에서 시작된 진화의 과정이 생물 다양성을 가져오는 원리를 탐구한다. 20세기에는 인간 게놈 프로젝트와 다양한 생명체의 시퀀싱을 통해, 21세기에는 엔코드 프로젝트를 통해 유전자 이외 부분의 기능 변화 연구를 진행하며, 진화의 재현성, 결과와 역사, 속도 변화, 방향성에 대한 연구를 수행한다. 발생학, 고생물학, 암 연구, 신경생물학과 연계되어 진화 발생 생물학, 신경 유전학 등의 연구 분야를 포함한다.
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- 유전학 - 우생학
우생학은 인간의 유전적 특질 개선을 목표로 19세기 후반 골턴에 의해 체계화되었으며, 긍정적·부정적 방식으로 전개되었으나, 나치 독일의 인종정책과 결부되어 비판받으며 쇠퇴하였지만, 현대 사회에서도 유전자 선별과 관련된 논쟁이 지속되고 있다. - 유전학 - 행동유전학
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| 진화유전학 | |
|---|---|
| 진화유전학 | |
| 학문 분야 | 진화생물학, 유전학 |
| 연구 분야 | 유전적 다양성, 적응, 종분화, 계통유전학, 분자 진화, 집단유전학 |
2. 역사
찰스 다윈의 진화 이론과 유전학이 결합된 현대 진화 이론은 진화생물학의 연구 결과로 만들어졌다. 진화생물학 발전에 기여한 주요 생물학자로는 블라디미르 파블로비치 에프로임슨, 갓프레이 헤럴드 하디, 빌헬름 바인베르크, 세르게이 셰트베리코프, 로널드 피셔, 스웰 라이트, 존 버런 센더슨 할데인, 줄리언 헉슬리, 테오도시우스 도브잔스키, 헤르만 조세프 멀러 등이 있다.
진화생물학은 집단의 소진화와 이것이 오랜 기간 누적되어 나타나는 대진화를 연구한다. 진화생물학은 유전자 다양성에서 시작된 진화 과정이 자연환경에서 발견되는 생물 다양성을 어떻게 만들어냈는지 밝히는 것을 주요 과제로 삼고 있으며, 종의 정의가 불분명한 현대에는 대진화와 소진화의 구분이 사라졌다고 볼 수 있다.
생체 시계 등으로 불리는 진화 속도에 관한 연구는 미토콘드리아 유전체 연구 등으로 다양하게 진행되었으며, 이를 통해 미토콘드리아 이브라는 여성 인류 집단의 기원에 관한 연구와 연계되었다. 이는 Y염색체 아담에 대해서도 같은 방식으로 이루어졌다.[1] 하지만 이 연구에는 여러 부족한 점들이 존재했고,[2] "이브"라는 이름 때문에 과학에 대해 잘 모르는 사람들에게 성경에 나오는 이브처럼 1인이라는 착각을 일으키기도 했다.[3]
20세기 인간 게놈 프로젝트의 완성과 다양한 생명체들의 시퀀싱이 이루어지면서, 생명체 전체의 계통수가 좀 더 정확해지고, 바이러스를 통한 전달체들의 이동 경로가 좀 더 명확해지면서, 진화 유전학은 많은 발전을 하게 된다. 이 시점부터는 생태학의 연구로 인해 진화 현상이 직접 관찰되는 일이 늘어나면서, 생명의 기본 정의에 진화가 들어가게 되기 시작한다.
21세기에는 엔코드 프로젝트의 발전으로, 유전체 내의 유전자 이외의 부분들의 기능 변화와 이들이 진화해온 과정들에 관한 연구들이 시작되었으며, 이는 진화의 속도 변화에 영향을 주는 현상들에 관한 연구들이 더욱 발전하게 만들었다.[4][5]
3. 연구 방향
찰스 다윈의 진화 이론과 유전학이 결합된 현대 진화 이론은 진화생물학 연구의 결과이다. 블라디미르 파블로비치 에프로임슨, 갓프레이 헤럴드 하디, 빌헬름 바인베르크, 세르게이 셰트베리코프, 로널드 피셔, 스웰 라이트, 존 버런 센더슨 할데인, 줄리언 헉슬리, 테오도시우스 도브잔스키, 헤르만 조세프 멀러 등이 진화생물학 발전에 기여했다.
생체 시계 연구는 미토콘드리아 유전체 연구와 함께 진행되어 미토콘드리아 이브라는 여성 인류 집단의 기원을 밝히는 데 기여했다. 이는 Y염색체 아담 연구에도 같은 방식으로 이루어졌다.[1] 하지만 이 연구에는 여러 부족한 점들이 있었고,[2] "이브"라는 이름 때문에 과학을 잘 모르는 사람들에게 성경 속 이브처럼 1인이라는 착각을 일으키기도 했다.[3]
20세기 인간 게놈 프로젝트가 완성되고 다양한 생명체의 시퀀싱이 이루어지면서, 생명체 전체의 계통수가 더 정확해지고 바이러스를 통한 전달체 이동 경로가 명확해져 진화 유전학은 크게 발전했다. 생태학 연구를 통해 진화 현상이 직접 관찰되면서 생명의 기본 정의에 진화가 포함되기 시작했다.
21세기에는 엔코드 프로젝트를 통해 유전자 외 부분의 기능 변화와 진화 과정에 대한 연구가 시작되었고, 이는 진화 속도 변화에 영향을 주는 현상 연구를 더욱 발전시켰다.[4][5]
진화유전학은 유전학과 진화학의 발전과 함께, 초기에는 진화 현상의 재현 가능성을, 이후에는 계통수 연구를 통한 진화 과정을 연구하는 방향으로 발전해 왔다.
3. 1. 진화 현상의 재현성 (20세기 중반~20세기 말)
진화의 사실성에 관한 연구는 오래전 드 브리스를 비롯한 유전학자에 의해 이미 마무리가 되었으며, 이후 리처드 렌스키의 대장균의 장기간 진화 실험을 통해 진화가 직접 관찰 가능하며 재현 가능함을 입증했다.[1]
3. 2. 진화의 역사와 결과 (20세기 말~21세기 초)
유전자 시퀀싱의 발달로, 진화 현상이 유전자에서 직접 관찰 가능하게 되었으며, 이를 통해 계통수를 연구해 왔다. 바이러스의 유전체들과 플라스미드, 트랜스포존 등의 수평이동이 가능한 유전체들을 통해 이 계통수는 더욱 정밀해지게 되었다.[6]
3. 3. 진화 속도 변화 (20세기 말~현재)
단속평형이론의 발달로 진화 속도 변화 자체가 관찰되고, 이것이 유전자 단위에서 일어나는 현상임이 주목받기 시작하면서, 유전체 단위로 진화 속도가 어떻게 변화하는지에 관한 연구가 진행 중이며, 이는 현재에도 진행되고 있다.[7] 이 분야는 고생물학 분야의 화석 연구와 연계되어 네안데르탈 지놈 프로젝트 등 고대 인류에 관한 시퀀싱이 이루어지게 되었다.[8][9][10]
3. 4. 진화 방향 (21세기 초~현재)
RNA 시퀀싱의 발달과 컴퓨터 기술 및 모델링의 발전으로 현재는 진화의 방향에 관한 연구들이 다수 진행되고 있다. 진화 연구 초기에는 무작위적인 변이와 환경에 영향을 받는 형질의 특성들을 모두 예측하기 어려워 진화 방향에 관한 연구가 이루어지기 어려웠다.[4]
4. 연계 연구 분야
- 진화 발생 생물학(이보디보)은 발생학과 연계된 연구 분야로, 진화 발생 유전학 연구가 진행되었다.
- 고생물학과 연관되어 여러 고생물과 살아있는 화석에 관한 유전자 서열 분석(시퀀싱)이 진행되었다.[11]
- 암 연구와도 연계되어 있으며, 빅데이터를 이용한 모델링을 상호 이용하기도 한다.
- 신경 유전학은 신경 생물학 분야에서 진화 유전학의 일부로 시작되었으며, 뇌의 진화 과정에 관한 다양한 연구를 가능하게 했다.
4. 1. 진화 발생 생물학 (Evo-Devo)
발생학과 관련된 연구를 하는 진화 발생 생물학(이보디보)과 연계되어 진화 발생 유전학 연구가 진행되었으며, 이를 통해 "역진화" 연구가 성과를 거두어 조류와 파충류의 부리 형성에 영향을 주는 hox gene의 존재가 밝혀졌다.[11]4. 2. 고생물학
고생물학과 연관되어 네안데르탈 지놈 프로젝트, 실러캔스 지놈 프로젝트를 비롯한 다양한 고생물과 살아있는 화석에 관한 유전자 서열 분석(시퀀싱)이 진행되었다.[11]4. 3. 암 연구
암 연구와도 상당히 많은 부분이 연계되어 있으며, 빅데이터를 이용한 모델링을 상호 이용하는 경우도 있다.4. 4. 신경 유전학
신경 생물학 분야에서는 진화 유전학의 일부로 시작한 신경 유전학이 존재하며, 이를 통해 뇌의 진화 과정에 관한 다양한 연구가 가능해졌다.참조
[1]
저널
Y Chromosome Shows That Adam Was an African
1997-10-31
[2]
저널
Mitochondrial Eve: wounded, but not dead yet
[3]
간행물
The unmasking of mitochondrial Eve; the use of mitochondrial DNA to trace the origin of modern humans has been a major advance for anthropology, but has left a trail of confusion in its wake.
Science
[4]
간행물
Trends in Genetics
http://www.sciencedi[...]
2013-08
[5]
간행물
Genetics 8, 884-896 (November 2007)
http://www.nature.co[...]
2007-11
[6]
웹인용
Tree of Life 페이지
http://tolweb.org/tr[...]
[7]
웹인용
단속평형이론을 통한 점진적 생물의 진화
http://onlinelibrary[...]
[8]
웹사이트
http://www.sciencedi[...]
[9]
웹사이트
http://onlinelibrary[...]
[10]
웹사이트
http://www.pnas.org/[...]
[11]
웹인용
네안데르탈 지놈 프로젝트
http://www.eva.mpg.d[...]
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