자연 선택과 진화-과학 심화 탐구

자연 선택과 생물의 진화

자연 선택

⑴ 표현형에 영향을 미치는 돌연변이가 발생하면 집단의 개체들 사이에 표현형 및 적응도의 차이가 생긴다.

⑵ 생존과 생식의 능력, 즉 적응도를 높이는 대립유전자의 빈도가 증가하는 과정이 자연 선택이다. 자연 선택은 해로운 돌연변이의 빈도가 증가하는 것을 막으며 이로운 돌연변이의 빈도를 높인다.

⑶ 지구 생물의 다양성은 궁극적으로 이로운 돌연변이의 발생과 이에 대한 자연 선택의 결과이다.

⑷ 자연 선택의 사례: DDT가 살포되기 전에는 모기 대부분은 DDT에 저항성이 없었다. DDT가 살포되는 환경에서 DDT 저항성 유전자를 가진 개체가 살아남아 더 많은 자손을 남기면서 DDT 저항성 유전자의 빈도가 점점 증가하였다. 즉, DDT가 살포되는 환경에서 살아남기 적합한 유전자가 자연 선택된 것이다.

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진화의 증거와 진화의 원리

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생물의 분류와 생물의 다양성

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Understanding Natural Selection: Essential Concepts and Common Misconceptions

https://evolution-outreach.biomedcentral.com/articles/10.1007/s12052-009-0128-1

자연 선택 이해: 필수 개념과 일반적인 오해

 

자연 선택은 진화 변화의 핵심 메커니즘 중 하나이며 적응 기능의 진화를 담당하는 과정입니다. 자연 선택에 대한 실무 지식 없이는 생물이 어떻게, 왜 다양성과 복잡성을 나타내게 되었는지 이해하는 것이 불가능합니다. 자연 선택에 대한 이해는 의학, 농업, 자원 관리 등 실제적인 맥락에서도 점점 더 중요해지고 있습니다. 불행하게도 연구에 따르면 자연 선택은 일반적으로 중등 이후 생물학 교육을 받은 많은 개인 사이에서도 매우 잘 이해되지 않는 것으로 나타났습니다. 이 논문은 자연 선택의 기본 과정에 대한 개요를 제공하고, 이 과정에 대한 오해의 정도와 가능한 원인을 논의합니다.

 

Evolution Is Change in the Inherited Traits of a Population through Successive Generations

https://www.nature.com/scitable/knowledge/library/evolution-is-change-in-the-inherited-traits-15164254/

진화는 연속적인 세대를 통해 집단의 유전된 특성이 변화하는 것입니다

진화는 연속적인 세대를 통해 유기체 집단의 유전적 특성이 변화하는 것으로 정의됩니다. 살아있는 유기체가 번식할 때, 그들은 자손에게 일련의 형질을 물려줍니다. 이러한 특성은 나비 날개의 패턴이나 악어의 비늘 수와 같이 유형적이고 명백할 수 있지만, 유기체의 DNA를 구성하는 뉴클레오티드 염기 서열만큼 비교적 익명의 특성도 포함합니다. 사실, 우리가 진화적 유전에 관해 이야기할 때, 우리가 실제로 언급하고 있는 것은 후자입니다. 즉, 한 세대에서 다음 세대로 유전 서열이 전달되는 것입니다. 집단 내에서 특정 유전자 서열이 변하고(예: 돌연변이를 통해) 이러한 변화가 연속적인 세대에 걸쳐 유전되는 경우, 이것이 바로 진화의 문제입니다.

 

Does evolutionary theory need a rethink?

https://www.nature.com/articles/514161a

 

How does epigenetics influence the course of evolution?

https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rstb.2020.0111?url_ver=Z39.88-2003&rfr_id=ori%3Arid%3Acrossref.org&rfr_dat=cr_pub++0pubmed

 

후성유전학은 세포 분열을 통해 전달될 수 있지만, DNA 서열의 변화로 설명할 수 없는 유전자 활동의 변화에 ​​대한 연구입니다. 후생적 메커니즘은 유전자 조절, 표현형 가소성, 발달 및 게놈 무결성 보존의 핵심입니다. 후성유전적 메커니즘은 일반적으로 모든 세대에서 삭제되고 재설정되어 유전될 수 없으므로 진화적 변화에 미미한 이바지하는 것으로 간주하는 경우가 많습니다. 그런데도 후생적 변이가 진화 과정에 직간접적으로 이바지한다는 인식이 커지고 있습니다. 첫째, 일부 후성유전적 상태는 세대 간 전달되어 자손의 표현형에 영향을 미칩니다. 게다가 성실한 유전되는 ‘에피알레일’이 존재하며 식물에서 매우 흔합니다. 따라서 이러한 상피 대립유전자는 기존의 DNA 서열 기반 대립유전자와 같은 방식으로 자연 선택의 대상이 될 수 있습니다. 둘째, 후생적 변이는 표현형 가소성과 표현형 변이를 향상해 서열 기반 유전적 변이에 대한 자연 선택의 효과를 조절할 수 있습니다. 셋째, 표현형 가소성이 유기체의 적응성의 핵심이라는 점을 고려할 때, 가소성과 순응을 생성하는 후생유전학적 메커니즘은 진화론에서 고려하는 데 중요합니다. 넷째, 일부 유전자는 자신이 파생된 부모의 성별을 식별하는 ‘각인’을 선택하여 부모 의존 유전자 발현 및 효과를 유도합니다. 이러한 효과는 잡종 기능 장애를 일으키고 종분화에 이바지할 수 있습니다.

 

Evolutionary consequences of epigenetic inheritance

https://www.nature.com/articles/s41437-018-0113-y

후성유전의 진화적 결과

 

후생유전학과 진화

후성유전학적 효과는 일반적일 뿐만 아니라 진화의 여러 측면에 영향을 미치고 기초가 될 수 있습니다. 이는 단일 세대 내에서만 발현되는 후성유전적 영향과 세대 간 후성유전적 유전 모두에 해당합니다. 이번 특집호에서는 (Banta and Richards( 2018)) 후생유전학이 여러 진화적 측면에 깊은 영향을 미칠 수 있음을 보여줍니다. 표현형 변이의 분할을 위한 정량적 유전 공식을 사용함으로써 후생적 메커니즘이 모든 매개변수의 기초가 되거나 영향을 미칠 수 있음을 보여줍니다. 더욱이, 그러한 후생적 조절이 유전된다면, 유전적 변이로 잘못 해석될 수 있습니다. 따라서 자연 개체군에 후성유전학적 표지가 널리 존재한다는 것은 정량적 유전 매개변수를 추론하거나 정량적 특성의 개체군 차이를 추정하려는 연구자들에게 어려운 과제입니다. 표현형 가소성은 유전적 유사성에 기초하지 않은 개인들 사이의 유사성을 유발할 수 있다는 것이 잘 알려졌지만(Pujol et al. 2008), 특성의 후성 유전에 대해서도 마찬가지입니다. 저자들은 전체 유전적 변이로부터 후생적 변이를 분리하는 것을 목표로 하는 육종 설계 및 분석의 개발을 검토하고 후성적 조절이 여전히 나머지 정량적 유전 매개변수에 영향을 미칠 수 있음을 강조합니다.

 

Evidence Supporting Biological Evolution

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK230201/

 

생물학적 진화를 뒷받침하는 증거

길을 따라가면 적어도 35억 년 전에 존재했던 원시 ‘생명’의 기원부터 오늘날 존재하는 생명의 풍부함과 다양성까지 이어집니다. 이 경로는 진화의 산물로 가장 잘 이해됩니다.

대중적인 견해와는 달리, 생물학적 진화라는 용어나 개념은 찰스 다윈과 그의 주요 저서인 자연 선택에 의한 종의 기원( On the Origin of Species by Means of Natural Selection, 1859)에서 시작되었습니다. 고대 그리스 철학자들을 비롯한 많은 학자는 유사한 종이 공통 조상으로부터 유래했다고 추론했습니다. “진화(evolution)”라는 단어는 1647년에 비생물학적 연결로 영어에 처음 등장했으며, 단순한 시작부터 모든 종류의 진행을 의미하는 영어로 널리 사용되었습니다. 다윈이 생물학적 진화를 언급하기 위해 가장 자주 사용한 용어는 “변형을 통한 혈통”이었는데, 이는 오늘날에도 그 과정에 대한 좋은 간략한 정의로 남아 있습니다.

다윈은 진화가 자연적으로 발생한 변이에 따른 유기체의 차등적 생존으로 설명될 수 있다고 제안했는데, 그는 이 과정을 “자연 선택”이라고 불렀습니다. 이 견해에 따르면 유기체의 자손은 유전되는 방식으로 서로 다르며 부모와도 다릅니다. 즉, 유기체의 차이를 유전적으로 자신의 자손에게 물려줄 수 있습니다. 더욱이, 자연의 유기체는 일반적으로 식량, 공간 및 기타 환경 자원의 제약을 고려할 때 생존하고 번식할 수 있는 것보다 더 많은 자손을 생산합니다. 특정 자손이 특정 환경에서 이점을 제공하는 특성이 있다면 해당 유기체는 생존하여 이러한 특성을 물려줄 가능성이 더 큽니다. 세대를 거듭하면서 차이가 축적되면서 유기체의 개체군은 조상으로부터 갈라집니다.

 

Towards evolutionary predictions: Current promises and challenges

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/eva.13513

 

진화론적 예측을 향하여: 현재의 약속과 과제

 

진화는 전통적으로 역사적이고 기술적인 과학이었으며, 미래의 진화 과정을 예측하는 것은 오랫동안 불가능하다고 여겨져 왔습니다. 그러나 진화예측은 의학, 농업, 생명공학, 보존 생물학 분야에서 점점 더 개발되고 사용되고 있습니다. 진화 예측은 미래를 준비하거나, 진화 과정을 바꾸거나, 진화 과정을 얼마나 잘 이해하는지 확인하는 등 다양한 목적으로 사용될 수 있습니다. 마찬가지로, 우리가 예측하려는 진화된 인구의 정확한 측면도 다를 수 있습니다. 예를 들어, 어떤 유전자형이 지배적인지, 개체군의 적합성 또는 개체군의 멸종 확률을 예측하려고 할 수 있습니다. 게다가, 항상 그렇게 인식되지는 않는 진화론적 예측의 용도가 많이 있습니다. 이 검토의 주요 목표는 진화예측이 이루어지는 상황의 폭을 보여줌으로써 다양한 연구 분야의 방법과 데이터에 대한 인식을 높이는 것입니다. 우리는 다양한 진화예측이 예측 범위, 시간 규모 및 정밀도로 설명되는 공통 구조를 공유하는 방법을 설명합니다. 그런 다음 SARS-CoV2 및 인플루엔자부터 CRISPR 기반 유전자 드라이브 및 생명공학의 지속 가능한 제품 형성에 이르기까지 다양한 사례를 사용하여 진화를 예측하는 방법, 예측 가능성에 영향을 미치는 요인 및 바람직하지 않은 방향으로의 진화를 방지하기 위해 예측을 사용할 수 있는 방법에 대해 논의합니다. 또는 유익한 진화(즉, 진화 제어)를 촉진합니다. 우리는 이 검토가 진화예측을 위한 공통 언어를 확립함으로써 분야 간의 협력을 촉진할 수 있기를 바랍니다.

 

Increasing our ability to predict contemporary evolution

https://www.nature.com/articles/s41467-020-19437-x

 

환경 변화로 인해 종들이 적응하거나 멸종 위기에 처하게 되면서 과학자들이 진화를 어느 정도까지 예측할 수 있는지에 관한 고전적인 논쟁이 새로운 긴급성을 갖게 되었습니다. 우리는 결정론적 자연 선택에 대한 이해 부족을 초래하는 데이터 제한으로 인해 진화를 예측하는 능력이 어떻게 제한될 수 있는지 강조합니다. 그런 다음 접근 방식의 조합을 포함하는 실행 가능한 경험적 노력을 통해 이러한 데이터 제한을 어떻게 줄일 수 있는지 강조합니다.

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진화학 4 판, Strickberger 저자(글) · 김창배 , 김기중 , 김삼규 , 김상희 , 김원 , 김희수 , 류시현 , 민기식 , 민미숙 , 부성민 , 서영배 , 양은찬 , 용태순 , 이항 , 장천영 , 조수원 , 최세웅 , 한호현 , 황의욱 번역, 월드사이언스 · 2014년 08월 25일