모든 진화는 공진화다 - 박재용

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[모든 진화는 공진화다]- 박재용

진화는 목적을 가지고 있지 않고 오직 결과롤 나타날 뿐이다.

‘모든 진화는 공진화다’

 

『모든 진화는 공진화다』는 이렇게 다양한 생물들이 어떻게 관계를 맺고 살아가고 있으며, 그 관계가 어떻게 현재의 생태계를 만들어내는 데에 주요한 역할을 했는지를 밝히는 책이다. 이 세상의 모든 생물은 홀로만 살아갈 수가 없다. 삶을 이어가기 위해 다른 생물을 통해 영양분을 얻어야 할 때도 있고, 같은 먹이를 놓고 자리를 다투기도 한다. 모든 생물은 좁거나 넓은 정도의 차이는 있을지언정 다른 많은 생물과 연결되어 있는 것이다.

이 ‘연결’은 다양한 방식으로 이루어진다. 어떤 생명들은 기생(寄生)이라는 방식으로 숙주와 관계를 맺고, 어떤 생명들은 공생(共生)을 택한다. 또 일반적으로 가장 많이 알려진 포식과 피식 관계, 그리고 경쟁 관계가 있기도 하다. 이러한 연결은 또 서로의 진화를 촉진시키기도 한다. 생태계의 어느 한 곳에서 시작된 진화가 관계를 맺고 있는 다른 생물에게 연달아 진화를 요구하게 되는 것이다. 꽃과 벌이 서로에게 더 이익이 되는 방향으로 선택이 일어나고, 나무가 열매를 더욱 탐스럽게 만들기 시작한다. 지금 우리 인간이 다양한 색깔을 볼 수 있게 된 건 결국 씨앗을 보다 풍부한 영양성분과 함께 퍼뜨리려는 열대 식물과, 과일을 통해 영양성분을 더 많이 확보하려는 동물 사이의 공진화를 통해서 이루어진 것이다.

따라서 모든 진화는 공진화다. 생태계 내에서 홀로 진화하는 생물은 없다. 진화는 한 생물에겐 진화의 결과이지만 동시에 다른 생물에겐 진화의 시작이기 때문이다.

 

 

01│생태계의 탄생

생명체의 등장: 35~38억 년 전, 기본 세포(세포막 안에 DNA와 리보솜) - 햇빛을 이용한 독립영양생물 - 단세포 진핵생물(핵과 미토콘드리아) - 다세포 생물

인간: 다세포 진핵생물

 

최초의 경쟁, 산소를 만들다

독립영양생물-황세균: 최초의 생산자, 마그마 주변에서 생존,(황화수소는 물보다 분리가 쉽다.-인류의 구리와 철)

경쟁에서 밀린 황세균 사촌?은 황화수소와 구조가 비슷한 물을 이용 광합성 - 지구 생명의 새로운 주인공으로 등장

골칫덩어리 산소 버리기: 세포에게 피해와 손실, 산소는 어떠한 물질을 만나도 기어이 산화물을 만든다.

산소라는 위협을 제거하다

바닷물에 풍부해진 산소는 독소, 세포들은 진화로 산소 분자를 포도당이 분해될 때 만들어지는 피루브산과 결합시켰다.

황세균의 영분 합성 시스템 구축 - 광합성 시스템 - 세포호흡 시스템

*탄산칼슘 껍데기

호흡의 효율 증가에 따른 포식과 피식 관계 활발 - 사냥

 

세포내 공생과 진핵생물의 탄생

고세균과 호기성 박테리아(미토큰드리아의 선조)의 공생

DNA를 보관하기 위해 진화,

*초식동물의 에너지 효율: 10%, 육식동물: 20%

고세균과 산소호흡세균과의 공생

 

진핵생물의 체내 목축업

모여서 살다 보니

같은 종의 여러 세포들이 모여 있는 것을 군체, 군체는 공생.

동물로의 진화는 다세포생물로의 진화

 

캄브리아 대폭발

동물을 분류하는 가장 중요한 기준은 내부 시스템이다.

캄브리아기를 기점으로 다른 모습으로 진화하기 시작-적극적인 포식

이로 인한 진화.

*거미는 머리를 좌우로 돌릴 수 없다. 그래서 여러 방향으로 눈을 두게 된 것이다.

* 삼엽충의 눈 망원경, 현미경

눈의 탄생으로 인한 다양한 진화

바다의 열대우림 산호초

 

 

02│지상 생태계의 탄생

사랑하는 나무에게로 갈 수 없어

나무는 저리도 속절없이 꽃이 피고

벌 나비 불러 그 맘 대신 전하는 기라 - “그리운 나무”, 정화성

 

균과의 공생

물속에서 광합성을 하는 생물: 조류(단세포, 물속을 떠다니며 살아간다.)

해조류: 다세포생물 (바다, 강, 호수..) 뿌리, 줄기, 잎의 구분이 없다. 헛뿌리와 잎

온몸으로 광합성을 하니 양분 이동하는 체관도, 물속에 사니 물관도 필요 없다.

그저 번식을 위한 생식세포만 따로 있을 뿐,

경쟁에서 밀려난 조류는 해안가, 강가에 적응: 표피, 호흡과 광합성 방법 습득

균과 함께 정착 *세균, 점균, 균

뿌리털에 연결된 균근이 물을 공급

*균상의 의존도가 높은 난: 뿌리와 연결된 균사와 질소고정세균 관리

콩과 식물은 산소를 싫어하는 뿌리혹박테리아에게 산소운반체 레그헤모글로빈을 만들어 공급. 뿌리혹박테리아를 자르면 붉은색 물이 나오는 이유:

 

물가에서 물러나는 식물들

양치식물과 이끼: 물을 이용한 수정(포자: 장정기와 장란기)

포자가 만들어지는 곳: 가장 높은 곳에 위치

물가에서 밀려난 종들의 식물의 1차 혁명과 변이

물에서 이동이 필요한 꼬리를 떼어내고 꽃가루를 만든 - 겉씨식물

 

곤충과의 연대 - 꿀과 꽃가루

우점종, 표피 조직의 변이와 곤충을 이용: 꽃을 먼저 피우거나, 자기에게 어울리는 곤충만을 매개로 꽃가루받이 허용.

이른 봄의 곤충: 애호랑나비, 큰하늘소, 큰줄흰나비 등

복수초: 꿀 대신 추운 계절에 안온한 쉼터를 제공

짝짓기 방식의 미묘한 차이는 이들을 성적으로 격리시킨다. 성적인 격리는 다른 종으로 분화시킨다.

꽃들과 곤충의 공진화

 

중복수정과 과일

정핵 두 개 중 하나는 난핵 한 개와 만나 배를 만들고 극핵 두 개는 배젖이 되는 속씩시물의 등장.

씨방에 여분의 양분을 남기는 방향으로 진화

식물의 입장에서 새들은 매력적인 씨앗 전달자

열대 우림 열매의 향

두리안의 썩은 냄새: 난 꽃이 아니라 열매이다.(꽃과 구별하기 위해)와 색

원숭이의 공진화

고추의 캡사이신은 포유류에게만 매운 맛, 조류는 매운 맛을 느끼지 못한다.

산초나무 향: 다른 세균과 벌레가 꼬이는 것을 방지하기 위해

 

03│식물과 동물의 공진화

식물의 고달픔

식물의 독: 알카로이드

잎 테두리에 가시, 표피를 두껍고 질기게 만드는 잎

아프리카 아카시아나무와 개미의 공생

식물의 잎과 애벌레(독성물질을 분해하는 세균) 잎은 상처를 내면 휘발성 유기물질을 통해 다른 천적을 불러들인다.

식물의 뿌리에 공생하는 균들도 신호 전달

애벌레의 공격을 받은 잎은 엽록소 농도를 줄여 빛이 잎을 잘 통과하도록 한다.

식물도 사실은 천적과의 싸움에 눈코 뜰 새가 없다.

 

식물들 초원으로 나서다

풀은 1년짜리 비정규직이다.

풀은 모두 속씨식물이다. 건조한 곳과 겨울이 있는 곳에서 살기 위해 진화한 존재다.

초원의 주인은 풀이 아니라 균들이다.

 

나무, 작은 지구

성충이 되었다는 것은 이젠 살아갈 날이 얼마 남지 않았다는 뜻이다. 이들은 포식자가 두려운 것이 아니라 짝짓기를 하지 못하는 것이 두렵다.

 

04│다른 생명에 터를 잡다

소는 초식동물이 아니다

초식동물들이 트림과 방구로 배출하는 메테인 가스는 지구 온난화에도 꽤 큰 영향을 미친다. 대부분의 초식동물의 소화기관에서는 많은 육식을 겸하고 있다.

 

광합성을 하는 동물들

산호: 체내에 조류를 기르는 존재, 말미잘은 조류와 공생

이끼, 지의류

*극한의 땅 종 분포: 속씨식물-2종, 선태류-100종, 지의류-350여종 , 육지 면적의 6%

조류와 공생: 엘리지아란 갯민숭달팽이, 대왕조개, 점박이도롱뇽

 

개미가 나무의 수액을 먹는 방법

조폭, 진딧물과의 공생, 진딧물의 당분방울은 식물에게 치명적: 줄기의 피부와 기공을 막아 호흡을 방해하고 당분을 먹고사는 곰팡이와 균을 부른다. 무당벌레 천적

개미의 낙농: 개미가 왔을 때 84% 단물 공급,

매미목 곤충의 개미와의 공생, 부전나비 애벌레와 개미: 도파민 성분이 있는 당분을 제공

잎꾼개미와 4자 동맹

주름버섯과 버섯 재배,

개미와 버섯, 질소고정세균, 항생제 역할을 하는 세균의 4개 집단이 중남미 식물 잎의 15~20% 소비

 

기생의 대가는 근친상간

애벌레의 천적: 기생말벌은 애벌레의 몸속에 알을 낳는다. 애벌레는 숙주가 번데기가 되지 않도록 조절을 하고 이전보다 더 열심히 잎을 갉아먹도록 유도를 한다. 근육과 장기에는 손상이 가지 않도록 하면서 내부 수액만 빨아먹는 와! 진짜 갑질도 이런 갑질이 없구나.

근데 나무의 입장에서는 애벌레도 갑질.

애벌레의 진화와 기생말벌의 진화로 종 분화

나무도 피톤치드란 휘발성 유기물을 애벌레의 종류에 따라 발산, 주변 나무에게 경고와, 말벌에게 전달. 말벌은 애벌레에게 알을 낳는다.

애벌레에게 알을 낳는 동물들의 형벌: 근친상간

 

소수주의자 매미

겹치지 않는 주기: 3, 5, 11, 13, 17년

기생생물과의 전쟁.: 진화의 가장 중요한 요인

 

새에게 기생하는 새

뻐꾸기의 탁란, 자기보다 작은 새의 둥지, 양어미의 학습효과에 따른 비행과 먹이 활동, 다리 근육의 쇠퇴, 떠돌이의 삶, 알을 품고 새끼를 기르는 능력 상실...

뻐꾸기에 대해 반감을 가질 수 있지만 우리 인간이 가치판단을 할 이유는 없다.

진화한 종들만 살아남는다.

 

기생과 공생의 애매한 경계

기생과 공생은 경계가 불분명하며 서로 왔다 갔다 한다는 이야기

아카시아나무와 개미: 곤충과 초식동물의 공격이 줄어들면 수액의 양을 줄이고, 이에 개미는 진딧물을 보호하기 시작한다. 아름다웠던 관계에서 원수지간으로..

생태계에는 영원한 적도, 영원한 동맹도 없는 것이다.

 

05│포식과 피식 그리고 경쟁

포식은 생태계를 건강하게 유지시키는 중요한 일 중 하나다.

포식, 피식, 경쟁은 대상자 모두에게 진화를 일으키는 공진화의 동력이다.

 

먹잇감이 사냥꾼을 결정한다.

우리의 밤은 당신의 낮보다 아름답다

나비에서 나방으로 진화: 털과 모양은 밤에 체온 유지, 날개를 펴고 위장 색과 함께 낮에 숨기.

박쥐의 초음파(38억년 지구 생명 역사에 두 번 밖에 성취하지 못한 일)

나방의 박쥐 초음파 감지하기와 대응 행동들. 스텔스(흡수과 반사)와 재밍 기술

*불각시나방과 불나방을 박쥐처럼 초음파를 내어 교란한다.

효과가 좋은 장치는 비싼 법이다.

천라지망을 치게 된 사연

 

보는 것과 보이는 것

인간은 외부 자극 중 80%정도의 정보를 시각으로 느낀다.

대부분의 초식동물은 270도 정도의 시야각.

육식동물의 시야각 180도가 채 되지 않는다. 공간 감각이 탁월하다.

숨기 위한 진화와 무늬와 색, 등 푸른 생선

난초사마귀와 카멜레온, 문어

햇빛과 물방울만으로 무지개를 만드는 자연도 대단하지만, 그보다 더 대단한 것은 이 지구생물이 만들어낸 진화의 무지개다.

 

06│지구의 공진화

생물이 만든 눈덩이지구

애증의 기체 이산화탄소

대멸종, 지구가 생물에게 건네는 인사

그레이트 베리어 리프

석회암과 대리석

 

07│인간과 함께

숲이 남긴 유산

털과 땀

최초의 인간은 또한 모두 흑인이었다.

진드기의 일종인 모낭충을 모든 인간의 97~98% 가 가지고 있다.

먼지진드기

인간은 너무 오래 일한다. 사자는 한두 시간 정도 사냥을 하고 나머지 모든 시간을 쉰다.

그러나 인간은 먹고 살만큼 벌고서도 더 일을 하고, 더 많은 재산을 얻으려한다.

그래서 더 인간이 행복해졌는지 아니면 더 불행해졌는지에 대해서는 의문이지만,

 

우유를 먹는 어른

겨울이 오고 있다

인간과 함께

 

 

 

 

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