02 생물의 분류, 03 생물의 다양성

종의 개념과 계통 분류의 방법

1. 종의 정의

⑴ 대립유전자, 환경 조건, 발생 단계, 성호르몬의 차이 등에 의해 종 내 개체들의 형태가 크게 달라질 수 있으므로 형태를 기준으로 종을 정의할 때 문제점이 발생한다.

⑵ 생물학적 종의 개념에 의하면 생식적 격리가 종을 구분하는 기준이다. 생식적 격리가 있으면 서로 다른 종간의 교배가 일어나지 않거나 교배하더라도 불완전한 생장을 하거나 불임인 개체를 낳는다.

⑶ 종: 현대의 생물학에서 종은 자연 상태에서 서로 교배하여 생존과 생식이 가능한 자손을 낳을 수 있는 개체들의 집단이다.

2. 분류의 단계와 학명

분류의 개념: 공통된 특징을 바탕으로 생물을 여러 무리로 나누는 것이며, 생물들 사이의 계통을 밝히는 것이 목적이다.

⑴ 분류군: 공통인 계통과 형질을 공유하여 함께 분류되는 생물들의 집합이다.

① 분류 단계: 생물들은 ‘종–속–과–목–강–문–계-역’의 순서로 이루어진다.

② 더 세분화할 때에는 각 단계 사이에 ‘아’를 붙인 중간 단계를 준다.

⑵ 학명: 학술 연구를 위해 라틴어 또는 라틴어화 된 로마자로 표기되는 이름이며, 이명법으로 표기한다.

① 이명법: 속명 + 종소명(+명명자)의 순서로 표기된다.

② 속명과 종소명은 이탤릭체, 속명의 첫 글자를 대문자, 종소명의 첫 글자는 소문자로 표기한다.

3. 계통수와 분류

⑴ 고전 분류학은 생물의 형태를 분류의 기준으로 삼았으나, 현대 분류학은 생물이 공통 조상으로부터 갈라져 나온 과정, 즉 계통에 근거하여 분류를 수행한다.

⑵ 계통수: 생물의 계통을 나무 모양으로 표시한 것이다. 계통수는 생물들이 공통 조상으로부터 얼마나 많은 특징을 물려받아 서로 비슷한 모습을 가지는지를 상동인 형질과 염기 서열에 따라 추정할 수 있다.

• 생물의 계통을 나뭇가지 모양으로 나타낸 그림으로 공통 조상에서 유래한 공통된 특징을 이용하여 작성한다.
• 계통수 작성에는 생물의 형태와 발생, DNA의 염기 서열 등 진화 과정을 보여 주는 다양한 형질이 이용된다.
• 계통수를 통해 생물 사이의 유연관계와 진화 경로를 쉽게 파악할 수 있다.

 

분류 체계

(1) 분류 체계: 다양한 종을 비교하여 계통적으로 관련 있는 종끼리 묶어 체계적으로 정리한 것으로 생물의 진화적 유연관계를 반영하고 있다.

(2) 분류 체계 변화: 초기에는 형태와 구조의 유사성을 중심으로 이루어져 진화적 관계가 반영되지 않았으나 최근의 분류 체계는 진화적 관계를 더욱 명확하게 반영한다.

• 2계 분류 체계: 생물을 식물계와 동물계로 구분하였다.
• 3계 분류 체계: 현미경의 발달로 미생물이 발견되면서 식물계, 동물계 중 어디에도 속하지 않는 생물종들을 묶어 원생생물계로 분류하였다.
• 5계 분류 체계: 전자 현미경의 발달로 핵막이 없는 원핵생물계가 원생생물계에서 분리되었고, 생물의 영양 방식을 고려하여 식물계에서 균계를 분리하였다.
• 3역, 6계 분류 체계: rRNA의 염기 서열을 이용하여 작성한 계통수를 근거로 세균역, 고세균역, 진핵생물역의 3역과 진정세균계, 고세균계, 원생생물계, 식물계, 균계, 동물계의 6계로 분류하였다. 오늘날에는 이 분류 체계가 널리 받아들여지고 있다.

 

3역 6계의 분류 체계

1. 3역 6계의 분류 체계

⑴ 모든 생물은 세균역, 고세균역, 진핵생물역으로 나뉜다.

⑵ 진핵생물역은 원생생물계, 균계, 식물계, 동물계로 나뉜다. 세균역과 고세균역은 각각 1계로 간주된다.

⑶ 리보솜 RNA의 염기 서열은 천천히 변화하기 때문에 매우 오래전에 갈라져 나온 세균역, 고세균역, 진핵생물역 사이의 염기 서열의 변화 정도를 추정하여 계통을 파악할 수 있다.

※ 리보솜 RNA는 모든 원핵생물과 진핵생물의 생명 활동에 필수적인 역할을 하므로 그 염기 서열과 그에 따른 단일 가닥 RNA의 3차원 구조를 변화시키는 돌연변이는 대부분 자연 선택으로 제거된다. 따라서 리보솜 RNA의 염기 서열은 매우 천천히 변화하기 때문에 매우 오래전에 갈라져 나온 세균역, 고세균역, 진핵생물역 사이에서도 염기 서열의 변화 정도에 따른 계통을 추정하는 것이 가능하다.

3역의 특징

특징	세균역	고세균역	진핵생물역
핵막과 막성 세포 소기관	핵막과 막성 세포 소기관이 없는 원핵세포		핵막과 막성 세포 소기관이 있는 진핵세포
세포벽의 펩티도글리칸	있음	없음	없음
히스톤과 결합한 DNA	없음	일부 있음	있음
염색체 모양	원형	원형	선형

 

6계의 특징

6계	특징
진정세균계	단세포 원핵생물로, 세포벽에 펩티도글리칸 성분이 있다. 독립 영양 생물과 종속 영양 생물이 모두 포함되며, 분열법으로 증식하고 세대가 짧다. 예) 젖산균, 대장균, 남세균 등
고세균계	단세포 원색생물로, 세포벽에 펩티도글리칸 성분이 없다. 대부분 극한 환경에서 서식한다. 예) 극호열균, 극호염균, 메테인 생성균 등
원생생물계	동물계, 식물계, 균계에 속하지 않는 진핵생물이 묶인 무리이다. 대부분 단세포 진핵생물이며, 독립 영양 생물과 종속 영양 생물이 모두 포함된다. 예) 아메바, 짚신벌레, 유글레나, 다시마, 미역 등
식물계	다세포 진핵생물로, 세포벽에 셀룰로스 성분이 있다. 주로 육상에서 서식하며, 광합성을 하는 독립 영양 생물이다. 예) 우산이끼, 소나무, 고사리, 살구나무 등
동물계	다세포 진핵생물로, 세포벽이 없다. 종속 영양 생물로, 운동 기관과 감각 기관이 발달해 있다. 예) 오징어, 개구리, 침팬지, 고래 등
균계	효모와 같은 단세포 진핵생물도 있지만 대부분 다세포 진핵생물로 세포벽에 키틴 성분이 있으며, 몸은 균사로 이루어져 있다. 포자로 번식하며, 종속 영양 생물이다. 예) 버섯, 곰팡이, 효모 등

 

2. 지구 생물의 계통수

⑴ 공통 조상으로부터 세균역과 나머지 생물들(고세균역 및 진핵생물역)이 처음 갈라져 나오며, 진핵생물의 계통이 갈라져 나온 이후에 균류, 동물, 식물의 가지가 등장한다.

⑵ 진핵생물에 속하나 균류, 식물, 동물이 아닌 모든 분류군을 원생생물이라고 한다.

⑶ 진정세균의 특징

① 펩티도글리칸 성분의 세포벽이 있다.

② 생물의 사체를 분해하거나 더 큰 생물에 기생하는 종속 영양 세균과 광합성을 하거나 무기물을 산화시켜 에너지를 얻는 독립 영양 세균으로 나뉜다.

③ 생태계의 중요한 생산자와 분해자이며 물질 순환의 핵심 역할을 한다.

⑷ 고세균의 특징

① 원핵생물이지만 진정세균보다 진핵생물과 유연관계가 가깝다.

② 세포벽에 펩티도글리칸이 없다.

③ 주로 무기물이나 유기물을 산화시켜 에너지를 얻는다.

④ 염분 농도가 높거나 온도가 높은 극한 환경에서 서식하는 것들이 있다.

⑸ 균류의 특징

① 주변의 유기물을 분해하여 에너지를 얻는 종속 영양 생물이다.

② 주로 균사를 형성하는 다세포 생물이나 단세포 생물인 경우도 있다.

③ 생태계에서 분해자로서 중요한 역할을 한다.

• 3역 6계 분류 체계의 계통수 분석: 모든 생물의 공통 조상에서 고세균역과 진핵생물역의 공통조상과 세균역이 먼저 나누어졌으며, 이후 고세균역과 진핵생물역의 공통 조상에서 고세균역과 진핵생물역이 갈라져 나왔다. 진핵생물역에서 곰팡이, 버섯 등이 속하는 균계는 최근에 식물계보다 동물계와 유연관계가 가깝다는 것이 밝혀졌다.

 

식물의 계통과 분류

1. 식물의 기원과 특징

⑴ 식물은 다세포 진핵생물이며 광합성을 수행하는 독립 영양 생물이다.

⑵ 약 5억 년 전 녹조류와 같은 조상이 육상으로 진출하면서 등장하였다.

⑶ 식물의 주요 특징, 즉 셀룰로스로 구성된 세포벽을 가지며, 몸의 표면에 큐티클층이 발달하여 건조를 막고, 토양으로부터 물과 양분을 흡수하기 위한 관다발과 뿌리를 가지게 된 것은 물이 없는 육상에서 생존하고 번식하는 과정에서 일어난 진화의 결과이다.

⑷ 식물은 육상의 종속 영양 생물들과 서로 의존하여 살고 있다. 식물은 생물에 필요한 산소를 공급하고 양분의 흡수를 위해 균류와 공생한다.

※ 녹조류와 식물의 비교

• 공통점: 엽록소와 카로티노이드를 가지고 있으며, 세포벽은 셀룰로스로 이루어져 있다.
• 차이점: 녹조류는 몸 전체에서 광합성이 일어나지만, 식물에서는 잎에서만 광합성이 일어난다. 녹조류는 뿌리를 통해 몸을 고정하고, 식물은 뿌리를 통해 몸을 고정, 양분을 흡수한다.

2. 식물의 주요 분류군

⑴ 비관다발 식물(선태식물)

① 헤엄치는 정자에 의한 생식을 위해 물기가 있는 습한 곳에서 자란다. 따라서 식물이 육지로 진출하는 진화 과정의 중간 단계로 볼 수 있다.

② 헛뿌리가 있지만, 관다발이 발달하지 않았다.

⑵ 비종자 관다발 식물

① 분화된 잎, 줄기, 뿌리를 가진다.

② 물질 수송을 담당하는 헛물관과 체관으로 이루어진 관다발을 가진다. 관다발에 의해 줄기가 위로 높이 생장하는 것이 가능해졌다.

③ 석송식물(예 석송, 물부추)과 양치식물(예 고사리, 고비, 쇠뜨기)로 나뉜다.

④ 고생대에 매우 번성한 석송식물과 양치식물이 석탄의 기원이 되었다.

⑤ 선태식물과 마찬가지로 물기가 필요한 습한 환경에서 서식한다.

⑶ 종자식물

① 종자(씨)는 배아와 양분이 단단한 껍질에 싸여 운반될 수 있는 구조이다.

② 종자식물에서는 물에 의존하지 않고 바람이나 동물의 도움으로 수정이 일어난다.

③ 겉씨식물

• 씨방이 없어 밑씨가 겉으로 드러나 있다.
• 암수 생식 기관이 구분되어 있다.
• 성숙한 씨는 바람에 날려 퍼진다.
• 구과식물문, 은행나무문, 소철문, 마황문으로 나뉜다.

④ 속씨식물

• 식물계의 90% 이상을 차지하고 있다.
• 밑씨가 씨방에 들어 있다.
• 화려한 색깔을 가지는 꽃으로 동물을 유인하여 수분을 유도한다.
• 씨방으로부터 만들어진 열매는 다양한 방법으로 씨가 운반되도록 한다.
• 떡잎의 개수에 따라 외떡잎식물과 쌍떡잎식물로 분류되고 있다.

 

동물의 계통과 분류

1. 동물의 기원과 특징

⑴ 동물은 다세포 종속 영양 진핵생물이며 먹이를 몸 안으로 가져와 소화한다.

⑵ 대부분 동물은 운동 능력이 있고 신경계와 감각계가 발달하여 환경의 변화에 빠르게 대처한다.(주위의 환경 변화에 빠르고 적극적으로 반응한다)

⑶ 대다수 동물 분류군은 약 5억 4천만 년 전 캄브리아기 화석으로 발견되며 동물의 출현은 이보다 훨씬 이전에 일어난 것으로 추정된다.

⑷ 동물은 몸의 대칭성, 조직의 발달 정도, 배엽 및 소화관의 형성 등의 형질로 분류할 수 있다.

① 몸이 아래-위 구분만 있는 방사대칭, 좌-우와 등-배의 구분도 있는 좌우 대칭 동물로 분류된다. 좌우 대칭 동물의 앞쪽에 감각 기관과 신경계가 집중되어 있다.

② 발생 과정 중 낭배가 만들어질 때 세포층인 배엽이 생성된다. 2배엽성 동물은 외배엽과 내배엽, 3배엽성 동물은 외배엽, 내배엽, 중배엽을 가진다.

③ 낭배의 원구가 입이 되는 동물을 선구동물이라고 하고, 반대로 원구가 항문이 되는 동물을 후구동물이라고 한다.

2. 동물의 주요 분류군

동물계는 적어도 30개 이상의 문으로 분류되는데, 일반적으로 널리 관찰되는 것으로 9개의 문(해면동물, 자포동물, 편형동물, 연체동물, 환형동물, 선형동물, 절지동물, 극피동물, 척삭동물)이 대표적이다.

⑴ 해면동물: 배엽이 형성되지 않은 단순한 형태의 동물이다. 몸속으로 물을 통과시키면서 작은 먹이를 포획해 먹는다.

⑵ 자포동물: 2배엽성 방사대칭 동물이며 다른 동물을 잡아 강장에서 소화한다. 강장에는 하나의 입구가 있어 입과 항문의 역할을 동시에 담당한다. 예) 해파리, 말미잘, 산호

⑶ 좌우 대칭 동물은 3배엽성이며 선구동물과 후구동물로 나뉜다.

① 선구동물: 촉수담륜동물(편형동물, 연체동물, 환형동물)과 탈피동물(선형동물, 절지동물)로 구분된다.

• 연체동물: 머리, 몸통, 발로 구성되는 기본 체제를 갖는다. 연한 몸통이 외투막에 싸여 있고 석회질의 껍데기를 가지는 것이 많다. 예) 달팽이, 조개류, 오징어
• 편형동물: 몸이 납작하고 별도의 순환계가 없으며 하나의 입구만을 가지는 소화관을 지닌다. 예) 플라나리아, 납작벌레
• 환형동물: 몸이 길고 원통형이며, 고리 모양의 수많은 체절로 이루어져 있다. 예) 지렁이, 거머리
• 선형동물: 탈피를 거쳐 생장하고, 매우 단순한 형태를 띠며 몸을 감싸는 큐티클층이 있다. 예) 선충, 회충
• 절지동물: 전체 동물 종의 약 85%를 차지할 정도로 다양한 서식지에 잘 적응하였다. 몸은 체절로 이루어져 있으며 마디로 이루어진 다리가 있다. 키틴질의 단단한 외골격으로 덮여 있고 주기적으로 탈피하며 생장한다. 많은 체절을 가지는 다지류, 수중 생활을 하는 갑각류, 육상에서 사냥을 하는 협각류, 날개를 가져 비행할 수 있는 곤충류로 나뉜다. 곤충류는 속씨식물과 긴밀한 관계를 맺으며 매우 성공적으로 진화하여 절지동물 중 가장 많은 종을 차지한다. 예) 거미, 지네, 가재
• DNA 염기 서열을 이용한 분류: DNA의 염기 서열을 이용하여 작성된 계통수에 따라 선구 동물은 촉수담륜동물과 탈피동물로 분류한다.

-촉수담륜동물: 호흡과 먹이 포획에 이용되는 촉수관을 가지거나 담륜자(트로코포라) 유생 시기를 갖는다. 예) 편형동물, 연체동물, 환형동물

-탈피동물: 성장을 위해 탈피를 하는 동물이다. 예) 선형동물, 절지동물

 

② 후구동물

• 극피동물: 유생은 좌우 대칭의 구조를 가지나 성체로 변하면서 방사대칭이 된다. 몸 안에서 물이 여러 갈래로 이동하는 통로인 수관계는 순환계 및 호흡계의 역할을 한다. 수관계는 외부로 돌출된 관족에도 연결되어 있고 관족은 운동과 감각 수용을 담당한다. 예) 불가사리, 성게
• 척삭동물: 모든 척추동물과 창고기, 우렁쉥이, 먹장어 등의 무척추동물을 포함한다. 일생 또는 발생 과정의 일정 시기에 척삭이라는 길고 단단하면서도 탄력 있는 구조를 가진다.

⑷ 척추동물

① 발생 중에 척삭이 퇴화하고 그 자리에 척수를 감싸는 골격인 척추가 형성된다.

② 척추동물의 분류군

• 척추동물에서 가장 많은 종을 차지하는 어류는 수중 생활을 하며 아가미로 기체 교환을 한다. 턱과 이빨을 가지는 어류가 등장하면서 크게 번성하였다.
• 뼈와 근육으로 이루어진 지느러미를 가진 어류가 육상으로 서식지를 옮기면서 4개의 다리를 가지는 양서류가 등장하였다. 양서류는 생식을 위해 물이 필요하다.
• 양서류로부터 양막을 지니는 파충류와 포유류가 진화하였다. 이들의 배아는 양수로 채워진 양막 안에서 발생하므로, 건조한 육지에서도 생식이 가능하다.
• 파충류는 각질의 비늘로 덮여 있고 단단한 껍질을 가진 알을 낳는다. 공룡의 일부는 깃털과 날개를 가진 형태로 진화하고 나서, 중생대 말에 다른 모든 공룡이 멸종했을 때 살아남아 지금의 조류가 되었다.
• 사람을 포함하는 포유류는 몸 표면이 털로 덮여 있고, 새끼를 낳아 젖을 먹이며 체온이 일정한 정온 동물이다.

척추동물	서식지	호흡	수정 방법	생식 방법	체온
붕어	물속	아가미	체외 수정	난생	변온
개구리	물, 육상	아가미, 폐, 피부	체외 수정	난생	변온
뱀	육상	폐	체내 수정	난생 (배막 형성)	변온
기러기	육상, 공중	폐	체내 수정	난생 (배막 형성)	정온
늑대	육상	폐	체내 수정	태생	정온

참고자료: 지학사 생명과학2 교과서, EBS 수능특강 생명과학2