진핵 생물의 등장, 진화의 증거(2-1)

◎ 진핵 생물의 등장

최초의 생물은 약 35억 년 전의 화석으로 발견되었습니다. 진핵 생물은 그보다 한참 뒤인 약 15억 년 전으로 거슬러 올라갑니다. 실제로 진핵 생물은 세포 내부 기관을 볼 때 원핵생물보다 한층 발달된 구조를 가지고 있습니다. 이렇게 구조적인 차이는 있지만 DNA 조성을 살펴보면 원핵 생물과 크게 다른 점을 발견할 수 없습니다. 이것이 바로 진핵 생물은 원핵생물에서 나왔다는 것을 말해 주는 결정적인 단서가 됩니다. 그렇다면 어떻게 원핵생물에서 진핵 생물이 나올 수 있었을까요?

원핵생물이 진핵 생물로 발전하게 된 원리를 설명하는 이론으로 ‘세포 내 공생설’을 들 수 있습니다. 세포 내에서 공생하는 것은 함께 산다는 뜻입니다. 즉, 원래는 독자적인 역할을 하면서 살던 각각의 원핵생물들이 하나의 세포 안으로 들어와 살게 되면서 자신만의 역할을 갖게 되어 결국에는 떨어져 살 수 없게 되었다는 가설입니다. 진핵 생물의 미토콘드리아와 엽록체는 각각 자신만의 DNA와 리보솜을 가지고 있습니다. 즉, 세포와 별개로 자기 복제가 가능하다는 것입니다. 여기에서 하나의 원핵생물이 하나의 세포 소기관으로 발전했다고 말할 수 있습니다. 먼저 진핵 생물의 미토콘드리아는 대기 중의 산소를 이용하여 에너지를 얻는 호기성 세균이 공생하면서 형성되었다고 추측할 수 있습니다. 그리고 엽록체는 광합성을 하는 원핵생물에 의해 형성되었다고 말할 수 있습니다.

원핵생물에서 진핵 생물이 나타났다는 사실의 증거가 되는 또 하나의 가설은 ‘막진화설’입니다. 세포 내 공생설은 하나 이상의 원핵생물들이 모여서 하나의 진핵 생물이 만들어졌다는 가설이라면, 막진화설에서는 원형질막의 일부분들이 안으로 움푹 들어가면서 핵막이나 다른 세포성 기관들의 막을 만들게 된 것입니다. 하지만 이것도 어디까지나 가설입니다.

원시 대기에서 유기물이 만들어지고, 유기물이 모여서 원시 생명체가 만들어졌습니다. 그리고 원핵 생물이 번성했고 세포 내 공생 또는 막진화를 통해 진핵 생물이 탄생했습니다.

이렇게 만들어진 진핵 생물에서 사람이 생겨났다고 보는 것입니다.

 

◎ 진화의 증거

▶ 화석상의 증거

35억 년 전에 생물이 살았다는 것을 알 수 있는 방법으로 자연이 우리에게 남겨준 기록인 화석이 있습니다. 화석은 지층이 형성될 때 생물의 유해가 함께 묻혀서 만들어집니다. 화석을 연구하면 생물이 발달해가는 과정을 시간적 순서에 따라 알아나갈 수 있습니다. 가장 대표적인 경우가 말(Horse)입니다. 말의 화석을 보면 진화가 진행될수록 말의 크기는 점점 커졌고, 발가락의 수는 줄어들었다는 사실을 알 수 있습니다.

시조새의 화석을 보면 시조새는 새처럼 깃털을 가지고 있지만 한편으로는 공룡처럼 날개의 끝에 발톱이 있습니다. 즉, 파충류와 조류의 중간 단계라고 볼 수 있습니다. 이 시조새 화석을 통해 조류와 파충류는 공통의 조상에서 나왔을 것이라는 추측이 가능합니다.

 

▶ 발생학상의 증거

발생은 수정란에서부터 하나의 생명체가 되기까지의 과정을 말합니다. 이 발생 단계도 진화의 증거가 될 수 있습니다. 그것은 바로 서로 가까운 관계인 생물끼리는 발생의 초기 단계가 거의 유사하기 때문입니다.

어류에서부터 사람에 이르기까지 같은 척추동물은 초기의 모습이 거의 같습니다. 여기에서 미루어 짐작해 보면, 척추동물은 모두 같은 조상에게서 나왔다고 볼 수 있습니다. 이 사실을 통해 헤켈(Haeckel, E. H)은 ‘개체 발생은 계통 발생을 되풀이한다’는 유명한 말을 남겼습니다.

 

▶ 생화학상의 증거

모든 생물체는 DNA라는 유전 물질로 이루어져 있습니다. 그리고 같은 종의 생물들끼리는 DNA의 구성에 있어서 어느 정도의 유사성을 보입니다. 즉, 유연관계가 가까울수록 DNA의 조성이나 헤모글로빈 분자의 아미노산 조성 등 생화학적 특성들이 유사하다는 것입니다. 또 혈청 단백질의 침강량을 보아도 생물의 유연관계를 알 수 있습니다. 사람의 혈청 단백질을 뽑아 토끼에게 주사하면 항원이 들어왔다고 인식한 토끼는 그에 대한 항체를 생산합니다. 이렇게 항체를 가진 토끼의 혈청을 여러 가지 동물들의 혈청과 섞어 보면, 사람과 비슷한 혈청을 가진 동물의 것과 섞었을 때 항원-항체 반응이 일어나 침강하는 물질들이 생기게 됩니다. 예를 들어, 침팬지의 혈청을 뽑아 사람의 혈청에 대한 항체를 가진 토끼의 혈청과 혼합하면, 약 97%가 침강됩니다. 침팬지의 혈청 속에 사람의 혈청에 들어있는 물질과 유사한 물질이 들어있다는 것을 말합니다. 그러므로 사람의 혈청과 침팬지의 혈청은 조성이 유사합니다. 즉, 유연관계가 가깝다고 할 수 있는 것입니다.