생활사 상속으로 본 성의 진화와 용불용으로 본 종의 분화 (진화를 보는 새로운 눈, 생활사 상속과 용불용)

권성희

1963년생이자 경력 30년 이상의 가사전문변호사로 이혼 사건을 주로 다룬다. ‘부부의 성격 차이와 그로 인한 갈등의 해소 방법’을 이해해보기 위하여, 성격심리학, 진화생물학 및 뇌과학 등을 꾸준히 공부하고 있다. 그 맥락에서 예기치 않게 ‘성과 양성의 진화 메커니즘, 그로 인한 종 분화 메커니즘’을 알아낸 듯한 생각이 들어, 세상과 나누고자 책을 펴내게 되었다. 별명이 아들들이 지어준 ‘라마르크의 딸’로 남편과 두 아들과 함께 서울에서 살고 있다.

경력
* 1991년 ‘여자의 스물넷’ (공저)
* 2017. HBES 연례 학회에 ‘사피엔스 성격 유형 가설’ 논문을 보내 포스터 발표 초대를 받았으나 개인적 사정으로 불참한 바 있음.

서문
제1부 성의 진화 메커니즘을 발견하다
1장 이해할 수 없는 진화론
2장 성의 진화 알기가 생물학의 과제라고?
3장 어떻게 연구하였는가
4장 어느 범위까지 연구할 것인가
제2부 생물은 왜 번식하는가
1장 생물은 왜 번식하는가
제3부 진화를 보는 새로운 눈, 생활사 상속
1장 생활사 상속을 살펴보게 된 계기
2장 생활사 상속을 살펴봐야 하는 이유
제4부 생물을 3계로 분류하기
1장 생물을 3계로 분류하기
제5부 원핵생물의 생활사 살펴보기
1장 원핵생물과 친해지자
2장 모든 생물의 원형이 된 원핵생물의 생활사
제6부 원생생물의 생활사 살펴보기
1장 최초의 세포 포식 사건으로 원생생물이 진화하다
2장 원생생물의 생활사 개괄하기
3장 내생 포자 형성을 상속하다
4장 유전자수평이동을 상속하다
제7부 진정한 유성생식이 진화하다
1장 성의 진화에 대한 기존의 이론
2장 단수체 생물의 진화 및 최초의 생식세포의 형성
3장 이배체 생물의 진화와 단수체 생식세포의 형성
4장 원생생물의 번식적 생활사를 재고하다
제8부 다세포생물과 성의 진화
1장 퇴적 압착에 의해 다세포생물이 진화하다?
2장 단수체 배우체 생물은 유전자 변이의 교환이 늦다
3장 속씨식물이 이배체 배우체 생물로 진화하다
4장 이배체 배우체 생물의 타 유전자 취득법은 상동염색체 교차다
5장 양성은 생식세포 구분을 통한 과접합 방지책이다
6장 성적 이형성은 생태적 지위에 의한 번식 방법을 반영한다
제9부 성의 진화와 종의 분화
1장 동물의 진화에서 진화의 주체자는 뉴런이다?
2장 진화적 시각으로 인간의 성격을 추적하다
3장 용불용으로 생존적 형질과 번식적 형질을 취득하다
4장 염색체의 수와 모양과 구조 자체가 번식적 형질이다
제10부 관련 문제 등
1장 신 신앙 및 종교는 최고의 과학 현상이다
2장 기독교는 동성애자와 낙태에 대한 박해를 중단해야
3장 페미 갈등은 생존적 적응과 번식적 적응을 구분하여 해결해야
4장 기후위기 시대 지속가능한 삶을 위한 신의 선물, 원자력
5장 우리나라의 미래를 위한 고언
에필로그
참고문헌

양성이 존재하는 이유는?... 애초에 성은 왜 생겨났을까?
-에드워드 윌슨, 저서 ‘창의성의 기원’에서

에드워드 윌슨은 2020년 말에 출간한 저서 ‘창의성의 기원’에서 ‘성의 진화’를 해결하는 것이 생물학의 최대 과제라고 했다. 그러다 보니 많은 생물학자들이 성의 진화를 밝히려고 도전했다. ‘섹스의 진화’라는 동명의 저서를 쓴 존 메이너드 스미스와 ‘총·균·쇠’의 저자이기도 한 제러드 다이아몬드, ‘붉은 여왕’을 쓴 매트 리들리, ‘성의 자연사’의 저자 애드리언 포사이스, ‘가장 섹시한 동물이 살아남는다’의 저자 호주의 존 롱 등이 그들이다. 가까이 일본에서도 ‘모자란 남자들’을 쓴 후쿠오카 신이치, ‘유감스러운 생물, 수컷’의 저자 후지타 고이치로, ‘수컷들의 육아분투기’를 쓴 이나가키 히데히로, ‘곤충의 교미’의 저자 가미무라 요시타카 등의 학자들이 도전했지만 아무도 성의 진화의 시원한 메커니즘을 제시하지 못했다.
상황이 이러함에도 생물학 쪽에 완전한 문외한인 저자는 불과 2년 3개월 만에 누적 250권의 생물학 및 관련 책을 읽는, 짧고 굵은 대장정을 벌인 끝에 성의 진화 메커니즘을 발견했다고 주장한다. 이는 약 200년에 이르는 생물학 역사상 처음이므로 성의 진화 메커니즘 및 성의 진화로 한층 명확해진 새로운 종 분화 메커니즘을 요약하여 설명하고자 한다.

원핵생물이 등장하여 생존하고 번식하는 생명 반응을 시작하다!

우주의 나이가 138억 년, 지구의 나이는 45억 년. 약 38억 년 전에 아름다운 행성 지구에 최초의 생명이 등장했다. 하나의 계가 대사자를 만나 상호 손잡고 세포가 되어 물질대사를 시작한 것이다. 이를 우리는 원핵생물이라고 부르는데 이들은 생존할 뿐 아니라 스스로를 복제하여 번식하는 생명 반응을 시작했다. 생물이 물질대사를 하며 생존하는 것은 너무도 당연하지만 생물은 왜 힘들게 번식하는 것일까? 생물학자들은 유성생식이 일단 등장한 후 계속된 것이 이상하다고 했지만, 나는 최초의 생명이 등장하자마자 번식하는 것이 너무도 신기했다.
아무리 생각해봐도 이유를 알 수 없었는데 생명이 태어나고 보니 계속하여 생존하는 것이 가능하지 않으므로, 자기를 복제하여 또 다른 자기가 되는 것으로 대응하게 된 것 같았다. 그것이 아니라면 굳이 에너지를 써서 번식하는 것의 의미를 찾을 수가 없었다. 이 결정은 세포 자신이 한 것 같았다. 대사자는 세포가 없다면 굳이 일하지 않아도 되기 때문에 대사자가 스스로를 복제하기 위해서 세포를 만든다는 것은 원천적으로 말이 되지 않았다. 그러니까 생명이 번식하는 것은 생존의 연장술에 불과하다.
생명의 필수적인 생명 현상은 생존 그리고 생존의 연장인 번식이다. 번식이 생존의 연장술에 불과하다 보니 번식은 생존을 침해해서는 안 되었다. 따라서 번식은 생명의 생존이 가장 안정적일 때 이루어진다. 바로 선생존 후번식 원칙이다. 또한 생명이 안정성을 잃을 때는 대사자는 번식을 위한 복제를 멈추고 먼저 생명의 안정성을 복구한다. 바로 이것이 적응의 현재성으로 대사자의 수평적인 능력이 철저하게 발휘된다. ‘선생존 후번식’과 ‘적응의 현재성’은 모든 생물의 삶을 규정하는 대원칙이다. 따라서 어떤 생명도 자연에 선택되기 위해 임시적으로 존재하지 않으며 환경에 최적화된 모습으로 생명을 누린다. 존재하는 모든 생명은 진화가 완결된 존재들로 진화적 중간자란 없다.

모든 생물의 원형이 된 원핵생물의 생활사를 살펴보자.

‘박테리아’라고도 불리며 흔히 세균으로 살아가는 원핵생물에는 다른 원핵생물과 접촉하여 그 생물의 유전자의 일부를 취득하는 흥미로운 생활사가 있는데, 이를 ‘유전자 수평 이동’이라고 한다. 2020년 노벨화학상을 받은 크리스퍼 유전자 가위는 새로운 유전자 편집기술로 각광받고 있는 바, 타깃 유전자만을 정밀하게 조준해서 편집할 수 있는 최첨단기술이다. 크리스퍼는 원래 세균의 유전체에서 발견된 반복되는 염기서열인데, 주위의 바이러스의 유전체를 기억해서 편집하는 목적으로 존재했다. 말하자면 크리스퍼는 원래 세균의 바이러스에 대한 면역체계다. 또한 일부 원핵생물은 환경이 어려울 때 내핍하기 위해 ‘내생포자’를 형성한다. 이들은 원핵생물이 생존을 잘하기 위해서 취득한 생존적인 생활사다.
한편 세균은 영양분이나 환경 악화 등의 문제가 없어 잘 생존하고 있다면 이분법으로 분열하여 번식한다. 그러니까 원핵생물의 생활사는 생존적인 것으로 유전자 수평 이동, 면역체계, 내생포자 형성 등이 있고, 번식적인 것으로 이분법이 있다고 볼 수 있다. 원핵생물의 이와 같은 생활사는 모든 후손생물의 원형이 되었다. 왜냐하면 모든 후손생물은 당해 후손생물의 유전체와 몸체의 체계에 맞게 수정했을 뿐 원핵생물의 타 유전자 취득, 면역체계 및 내생포자 형성 등의 생존적 생활사와 이분법의 번식적 생활사를 상속하여 잘 생존하고 번식하고 있으니까!

생물은 진화 순서에 따라 원핵생물, 원생생물 및 다세포생물의 3계로 나누어지며, 후손생물은 선조생물의 생활사를 상속하였다.

생물은 진화 순서에 따라 원핵생물, 원생생물과 다세포생물로 나뉜다. 원핵생물은 단세포생물로 유전체가 고리 모양으로 세포질 속에 흩어져있고, 원생생물은 단세포이되 유전체가 핵막에 쌓여있어 진핵생물이라 불리며, 모든 다세포생물은 진핵생물로 핵의 유전체를 공유하는 다세포로 이루어져 있다. 원생생물은 두 원핵생물의 우연한 포식 사건으로 진화했고, 다세포생물은 원생생물이 우연한 기회에 다세포화 인자를 취득함으로써 진화한 것으로 보인다. 위에서 모든 후손생물은 선조생물의 생활사를 상속하되 당해 후손생물의 유전체와 몸체의 체계에 맞게 수정했다고 했다. 그 구체적인 모습을 살펴보자.

① 유전자 수평 이동 생활사의 상속
원핵생물의 유전자 수평 이동을 원생생물은 어떻게 상속하였을까? 원생생물은 유전체가 세포벽과 핵막 모두에 보호되고 있다는 점 때문에 원핵생물의 유전자 수평 이동을 상속하려면 핵접합을 통해 염색체를 합해서 이배체가 되었다가 감수분열하여 두 개의 개체로 돌아가는 방법을 쓰는 것 같다. 플랑크톤 와편모조류는 환경이 좋지 않을 때 동종의 2개체끼리 접합해서 포낭형 이배체 접합체(씨스트)를 형성했다가 환경이 좋아지면 분열하여 다시 살아간다. 이는 원생생물이 유전자 수평 이동 생활사를 환경이 어려울 때 단단한 이배체를 형성하여 대피할 목적으로 단독적인 생활사로 상속하였다고 볼 수 있다.
한편 유전자 수평 이동을 상속한 핵접합 후 감수분열 생활사는 대개 아래 내생포자 형성 생활사와 결합하여 유성생식에 사용된다. 환경이 좋지 않을 때 단수체 원생생물은 동종의 개체끼리 접합해서 이배체 접합체를 형성했다가 환경이 좋아지면 분열하여 단수체 영양형으로 되돌아가서 증식하는 방법으로 유성생식하며, 이배체 원생생물은 환경이 좋지 않을 때 감수분열하여 단수체 생식세포를 형성하여 생식세포끼리 접합하여 이배체 영양형이 되어 내핍하였다가 증식한다. 즉 단수체 원생생물은 이배체가 되었다가 감수분열하며, 이배체 원생생물은 반대로 선 감수분열로 단수체가 되었다가 접합하여 이배체로 돌아간다.
다세포생물의 경우에는 어떻게 될까? 이배체 배우체인 동물은 암수가 각 감수분열로 단수체 생식세포인 정자와 난자를 형성하여 결합하는 유성생식을 통해 이배체 배우체로 돌아간다. 이배체 배우체 암수한그루인 속씨식물 역시 감수분열로 생식세포를 형성하여 접합하여 이배체로 돌아간다. 속씨식물을 제외한 모든 식물은 세대교번을 한다. 즉 단수체 배우체는 유사분열로 생식세포를 형성하여 결합하여 이배체 포자체가 되었다가 포자체가 감수분열하여 단수체로 돌아온다. 이 각 다세포생물에서 다세포화 인자를 제하면 원생생물의 단수체와 이배체의 유성생식과 같다는 점이 보이는가?

② 면역 생활사의 상속
원핵생물의 생활사 중 면역을 살펴보자. 원핵생물은 바이러스에 대한 면역체계가 있었다. 한편 우리 인간을 위시하여 모든 생물은 특유의 면역체계가 있다 그렇다면 모든 후손생물의 면역체계는, 마찬가지로 진화적인 순서에 따라 체제가 다른 것뿐, 원핵생물의 면역 생활사를 상속했다고 볼 수 있을 것이다. 면역은 일상적인 삶에서 감염 등으로부터 스스로를 보호하기 위한 생활사이므로 단독으로 상속하여 사용된다고 본다.

③ 내생포자 형성 생활사의 상속
원핵생물의 내생포자는 환경이 어려울 때 내핍하기 위해 형성한다. 예를 들어 원생생물 아메바와 섬모충은 환경이 좋지 않으면 홀로 두껍고 저항성이 강한 포낭을 형성했다가 환경이 좋아진 후 원래의 모습으로 돌아온다. 원생생물은 무성생식 과정에서 포자체를 형성하는 경우 딱딱한 포낭을 형성한다. 이는 위 면역 생활사처럼 내생포자 형성 생활사를 일상적으로 사용하기 위해 단독으로 상속한 것이라 할 수 있다.
하나 내생포자 생활사는 보통 환경이 어려울 때 내핍하는 목적이어서 유전자 수평 이동을 상속한 핵의 접합 후 감수분열 등의 생활사와 결합하여 유성생식 과정에서 사용되는 경우가 더 많다. 과연 여러 원생생물의 유성생식 과정에서의 포자체와 분열체 및 접합체에서 딱딱한 포낭이 관찰된다.
한편 다세포생물인 해조류의 포자체, 버섯 등 균류의 접합체와 포자체, 식물의 포자와 종자, 동물의 수정란 등도 겨울 등 환경이 가혹해지는 시기에 딱딱한 포낭이 되어 내핍한다. 내생포자 형성 생활사는 다세포생물에서 원생생물처럼 가끔 무성생식에서 단독으로 쓰일 뿐 아니라 핵의 접합 후 감수분열 생활사와 함께 결합한 유성생식에서 흔히 관찰된다.

④ 이분법 생활사의 상속
번식적인 생활사로서 대표적인 무성생식 방법인 이분법은 어떤가? 원핵생물인 세균, 원생생물인 효모와 섬모충, 다세포생물인 산호와 해면 등의 무성생식을 살펴보자. 각 몸체의 형태와 유전체의 구조 면에서 단세포와 다세포 여부 및 유전체가 핵에 쌓여있느냐 여부를 떠나서, 모두 한결같이 무성생식 법의 원형이자 기본법인 이분법을 공통으로 행하고 있지 않은가? 바로 이것이야말로 이분법 생활사의 수직적인 상속의 부정할 수 없는 증거가 아니겠는가!

원생생물이 원핵생