소개글
"핀치의 부리"에 대한 내용입니다.
목차
1. 이보디보(Evo-devo)와 생명체의 진화
1.1. 이보디보의 정의
1.2. 진화적 변화의 기작
1.2.1. 이소성(heterotopy)
1.2.2. 이시성(heterochrony)
1.2.3. 이량성(heterometry)
1.2.4. 이형성(heterotypy)
1.3. 호메오유전자(homeotic gene)
1.3.1. Hox gene
1.3.2. PAX6
1.3.3. Distal-less & tinman
1.4. 진화와 관련된 기타 유전자
1.4.1. PITX1과 큰 가시고기의 진화
1.4.2. SRGAP2과 인간 대뇌피질의 진화
1.4.3. MYH16과 인간 턱 근육 진화
1.4.4. FOXP2와 인간의 언어능력
2. 다윈의 진화론과 자연선택
2.1. 다윈의 종의 기원 소개
2.2. 종의 기원 기본 배경
2.3. 창조론 vs. 진화론 논쟁에 대한 의견
2.4. 종의 기원을 읽고 느낀 점
2.5. 다윈의 진화론이 미친 영향
3. 참고 문헌
본문내용
1. 이보디보(Evo-devo)와 생명체의 진화
1.1. 이보디보의 정의
이보디보(Evo-devo)란 진화발생생물학(evolutionary developmental biology)을 부르는 말로, 발생에서의 변화 결과로 진화를 조명하는 학문의 분야이다. 생명체 간의 차이는 발생의 차이로 추적가능하며, 이 차이는 두 분기형에 공통적이거나 이미 존재하는 부위의 변형으로 새로운 부위가 발생한 결과라는 것이 주요 논리이다. 지금까지 밝혀진 연구결과들에 따르면 인간과 다른 동물들은 거의 동일한 유전자를 공유하고 있다. 그렇다면 이들 사이의 차이는 어디에서 발생하는 것일까. 이는 발생과정 중에 작용하는 조절유전자가 언제 어디서 어떻게 활성 되는지에 따라에 달려있다. 이보디보의 관점에서 그 시기와 장소가 진화적으로 변화할 때 형태의 차이가 생겨나는 것이라고 본다. 이는 진화를 '유전자의 빈도 변화' 보다는 '유전자 발현의 변화'로 해석한다.
1.2. 진화적 변화의 기작
1.2.1. 이소성(heterotopy)
이소성(heterotopy)은 전사인자 또는 국소분비인자의 발현 위치가 변하는 것, 즉 유전자 발현의 공간적인 변화가 새로운 구조를 생성하는 것이다. 이소성의 대표적인 예로는 박쥐 날개와 거북이 등껍데기의 형성을 들 수 있다.
박쥐는 다른 포유류와 달리 발가락 사이 물갈퀴에서 Fgf8을 발현한다. Fgf8은 물갈퀴 세포자살을 유발하는 BMP를 억제하여 세포를 유지하게 하고, 발가락을 길게 하는 유사분열 신호를 제공하여 날개를 확장시켰을 것이라고 추측된다.
거북이 등껍질 형성에도 BMP(bone morphogenetic protein)와 FGF(fibroblast growth factor)가 중요한 역할을 한다. 다른 척추동물들은 Fgf10 신호가 차단되어 갈비뼈가 진피로 들어가지 못하고 흉곽을 형성하게 된다. 반면 거북은 진피의 특정 부위에서 Fgf10이 합성되어 갈비뼈 선구세포를 진피 속으로 유인하고, 진피로 들어온 갈비뼈 세포는 BMP에 반응하여 연골세포가 뼈로 교체되는 과정을 거치면서 등껍데기를 갖게 되었다.
이처럼 이소성은 새로운 구조를 발생시키는 중요한 진화적 기작으로, 전사인자나 성장인자와 같은 국소 신호 분자들의 발현 위치 변화를 통해 기존 구조의 변형과 새로운 구조의 출현을 설명할 수 있다.
1.2.2. 이시성(heterochrony)
이시성(heterochrony)은 발생 과정의 시기나 상대적 순서의 변화이다. 유전자 발현의 조절부터 성체 동물의 행동에 이르기까지 모든 발생 단계에서 관찰되며 동물계 전체에서 발생의 이시성이 발견된다.
척추동물 진화에서 흔하게 보이는데, 사람 두개골의 확장된 성장과 양서류 변태가 대표적인 예시이다. 예를 들어 멕시코 도롱뇽(axolotl)는 다른 도롱뇽과 달리 변태과정을 거치지 않는 대신 유생의 특성을 대부분 유지하면서 번식한다. 이렇게 번식 가능한 성체가 더욱 어린 형태로 진화하는 것을 유형진화(paedomorphosis)라고 한다. 대조적으로 지연된 성숙의 진화는 더 많이 자랐을 때 번식할 수 있는데 이러한 진화적 변화는 과형진화(Peramorphosis)라고 한다. 이 예시로는 사람의 뇌가 커진 이유는 사람이 성장 기간이 연장된 결과로 생각할 수도 있다.
동물은 특정한 신체 발달 단계에서 생식적으로 성숙되는데 일부 종에서는 이시성에 의해 조상 종보다 상대적으로 더 빨리 번식할 수 있는데 그 중 하나가 유형성숙(Neoteny; Paedomorphy로 부르기도 함)으로 생식 세포 발달은 조상종과 같은 속도로 진행되지만 그에 비해 체세포 발달은 늦게 진행된다. 결과적으로 성적으로 성숙해져도 신체는 여전히 어린 형태로 남아 있는 것이다. 즉 생물이 나이를 먹었지만 어릴 적 형태를 그대로 간직하는 경우다.
예를 들면 늑대의 어릴 적 모습을 간직한 채로 진화한 개를 들 수 있다. 사람도 대표적으로 유형성숙을 통해 진화하였는데 사람과 침팬지를 비교하면 신생아 때의 모습은 상당히 비슷하지만 사람은 천천히 성장하며 어린 모습을 상당 부분 유지하지만 침팬지의 성장속도는 사람보다 빠르고 성체가 되면 어른의 모습으로 급격히 바뀐다.
이시성의 변화는 신체 내에서 세포성장의 속도의 비율을 다르게 하는 돌연변이로 발생할 수 있는데 이는 상대성장(allometric growth)을 초래한다. 개체 발생 중 나타나는 생명체의 서로 다른 부분이나 크기의 차등적인 성장 속도와 관련이 있다. 인간이 가장 좋은 예시인데 머리, 팔다리와 몸은 서로 다른 속도로 성장하는데 머리는 몸보다 늦게 자라고 다리는 빨리 자라는데 그 결과 신생아의 비율과 완전히 다른 신체 비율을 가진 성인이 된다.
이처럼 동물의 발생 과정이나 신체 구조가 진화적으로 변화하는 이시성은 생명체 다양성의 원동력이 되었으며, 이를 ...
참고 자료
Scott F. Gilbert, Michael J. F. Barresi, 『Developmental Biology 11th』, 라이프사이언스 (2018)
션 B. 캐럴, 『이보디보 생명의 블랙박스를 열다』, 김명남, 지호 (2005)
장대익. "이보디보 관점에서 본 유전자, 선택, 그리고 마음." 국내박사학위논문 서울대학교 (2005)
Gehring WJ, The master control gene for morphogenesis and evolution of the eye, Genes Cells(1996)
Hanson I, Van Heyningen V. Pax6: more than meets the eye, Trends Genet(1995)
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“PAX6 gene", https://ghr.nlm.nih.gov/gene/PAX6 (2020.09.28)
"heterochrony", http://www.bio.miami.edu/dana/dox/heterochrony.html (2020.09.28.)
"allometric growth", https://evolution.berkeley.edu/evolibrary/article/0_0_0/evodevo_04 (2020.09,28)
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