답변 내역

식충식물은 척박한 토양에서 살아남기 위해 기존의 방어 기증을 영양 흡수용으로 바꾸면 진화했습니다.최초에는 초식곤충을 막던 잎표면의 끈적한 방어용 털인 선모를 포획용 장치로 바꾸고, 해충과 균을 막으려고 분비하던 질병 방어 효소 유전자를 복제해 곤충 외골격을 녹이는 소화효소로 전환시켰습니다.그리고 원래 뿌리로 수분을 흡수하던 수송 단백질을 잎 표면에서도 작동하게 만들어 곤충의 질소와 인을 직접 흡수했고, 감각모에 자극이 오면 칼슘 이온을 이용해 전기 신호를 보내 0.1초 만에 세포 수분을 이동시켜 잎을 닫는 움직임도 구현했습니다.결국 이런 진화과정을 통해 잎을 함정으로 만드느라 광합성 효율은 떨어졌지만, 다른 식물이 살 수 없는 질소 결핍 습지를 독점할 수 있는 생존 전략을 완성한 것입니다.

수컷 해마가 임신과 출산을 담당하는 이유는 번식 효율성을 극대화하고 새끼의 생존율을 높이기 위한 전략입니다.영양 소모가 큰 난자를 만드는 암컷 대신 수컷이 체내 보호를 맡아 에너지를 나누어 씁니다.그리고 암컷은 수컷이 임신한 동안 체력을 회복해 다음 알을 빠르게 준비할 수 있고 수컷이 출산하자마자 암컷이 다음 알을 공급하여 연달아 번식을 진행합니다.이렇게 번식을 하는 이유는 해마는 헤엄을 잘 치지 못해 알을 바다에 방류하면 포식자에게 대부분 먹혀버리기 때문입니다. 그래서 수컷의 육아낭 안에서 산소와 영양을 공급받으며 성장해 생존율이 높이기 위한 것입니다.결국 해마의 번식 한계를 극복하기 위한 나름의 전략인 셈입니다.

찰스 다윈이 자연선택론을 발표한 후, 가장 큰 고민거리 중 하나가 바로 말씀하신 공작의 화려한 꼬리나 사슴의 거대한 뿔과 같은 형질이었습니다.사실 이런 형질들은 기존 자연선택론으로는 설명하기 어려웠습니다.그래서 진화의 핵심은 단순한 생존을 넘어 유전자를 전달하는 번식에 있다는 점에 주목하며 추가된 것이 성선택이죠.자연선택은 환경이 주체이지만, 성선택은 짝짓기 상대나 경쟁자가 주체입니다. 즉, 자연선택은 포식자 회피 등 생존율을 높이고, 성선택은 짝짓기 성공률을 극대화하는 것이죠.결국 생존에 일부 불리하더라도 짝짓기에 결정적으로 유리하면 해당 형질이 선택되는 것인데, 화려한 장식은 이런 불리함을 극복할 만큼 건강하다는 신호로 작용하는 것입니다.결론적으로 성선택은 자연선택의 예외가 아니라 번식을 설명하기 위한 보완적 메커니즘으로, 자연선택이 생존이라는 1차 시험이라면, 성선택은 유전자를 남기기 위한 2차 면접인 셈입니다.

계절에 맞지 않는 따뜻한 날씨가 지속되면, 체온 조절을 스스로 하지 못하는 변온동물인 곤충의 생태 생태 체계가 흔들리며 연쇄적으로 생태계 전체에 심각한 불균형을 초래할 수 있습니다.먼저 이상 고온으로 곤충의 부화와 활동 시기가 앞당겨지고 번식 회수가 늘어나 개체수가 급증하게 됩니다.특히 겨울철 기온이 따뜻하면 월동 사망률이 줄어들어 봄철 초기 개체수가 폭발적으로 늘어나는데, 이로 인해 곤충과 식물, 포식자 간의 활동 시기가 어긋나는 생태적 시차 불일치가 발생합니다.즉, 꽃이 피기 전 곤충이 깨어나면 식물은 수분을 하지 못하고, 곤충은 먹이를 찾지 못해 살아남기 어려워 지는 것이죠. 또한, 곤충을 먹이로 하는 새들의 부화 시기와 곤충의 활동 시기가 맞지 않아 어린 새들이 굶어죽는 일이 잦아집니다.게다가 인간의 입장에서도 해충의 돌발적인 출현이 잦아지며 농작물 피해와 산림 훼손은 물론, 곤충이 매개하는 감염병 확산 위험도 높아집니다.결국 먹이사슬의 최하단에 위치한 곤충 균형의 파괴는 결국 생태계 전반의 도미노 붕괴로 이어질 수 있는 것입니다.

산호의 조상은 약 5억 년 전 고생대 캄브리아기~오르도비스기에 처음 출현했습니다.그리고 오늘날 열대 바다에서 산호초를 만드는 현대적인 돌산호류는 약 2억 4천만 년 전 트라이아스기에 등장했습니다.그리고 전 세계에는 약 6,000종 이상의 산호가 존재하는 것으로 알려져 있으며, 우리나라에는 약 170여 종이 서식하고 있습니다.다만, 우리나라의 바다에는 열대 해역의 딱딱한 석회질 산호인 돌산호류보다는, 화려하고 부드러운 연산호 위주의 군락을 형성하고 있는 것이 특징입니다.그리고 산호는 식물이 아닌 동물이며, 영양분을 얻는 방식은 크게 두 가지입니다.첫번재는 공생 광합성으로 가장 주된 방식입니다. 산호의 몸속에는 단세포 공생조류가 살고 있고, 이 공생조류가 햇빛으로 광합성을 하여 만든 유기물을 산호에게 전달하는 방식으로 영양분의 90%까지도 이런 방식으로 얻습니다.두번째는 촉수에 있는 독침을 이용해 헤엄쳐 다니는 동물성 플랑크톤이나 미세한 유기물 입자를 잡아먹는 것입니다.또 산호는 단일 개체와 개체들이 모여 만든 군체로 나뉘는데, 이에 따라 수명이 다릅니다.개체는 수년에서 수십 년 정도이지만, 군체는 개체가 계속해서 분열하고 재생하기 때문에 수백 년에서 수천 년까지도 가능합니다.마지막으로 말미잘은 산호가 아니지만, 산호와 매우 가까운 친척 관계인 동물로 모두 생물학적으로 자포동물문 산호충강에 속해있습니다.

결론부터 말씀드리면 사실 문화적 편견과 달리 당나귀는 매우 영리하고 신중하며 사회성이 뛰어난 동물이 맞습니다.위협을 느끼면 무작 달리고도망치는 말과 달리, 당나귀는 그자리에 멈춰 상황을 냉정하게 판단합니다.또한 바닥이 불안정하거나 짐이 너무 무거우면 잘 움직이지 않는 자기보호 본능이 뛰어납니다. 이를 보고 고집이 세고 게으르다고 하지만, 그렇지는 않은 것이죠.게다가 한 번 갔던 길이나 위험했던 경험, 특정 사람의 얼굴을 25년 이상 정확히 기억하기도 하고, 울타리 잠금장치를 스스로 풀거나 장애물을 치우고 먹이를 찾을 만큼 지능이 높습니다.또한 말보다 기원 자체가 험한 건조지대와 사막지대 출신이어서 생존을 위해 독자적인 판단력과 무리 유대감이 상당히 강한 편입니다.단적인 예로 짝이나 동료와 떨어지면 심각한 우울증에 걸리거나 식음을 전폐할 정도로 감정적 교류가 깊은 동물입니다.결과적으로는 앞서도 말씀드렸지만, 맹목적으로 복종하기보다 자신의 에너지와 안전을 관리하는 영리함이 사람들에게는 자칫 게으로고 고집이 센 동물로 비친 것입니다.

가장 큰 이유는 삼투압 불균형에 의한 세포 손상과 과도한 에너지 소모 때문입니다.생물의 체액과 바닷물의 염분 농도 차이가 커지면 수분은 농도가 낮은 쪽에서 높은 쪽으로 급격히 이동합니다.그래서 염분이 낮아지면 수분이 세포 내로 너무 많이 들어가며 세포가 부풀어 오르고 심하면 터지게 됩니다. 반면 염분이 높아지면 세포 안의 수분이 빠져나가 오그라들면서 정상적인 대사가 불가능해집니다.결국 체내 농도를 유지를 위해 삼투 조절 작용을 과도하게 가동하다가 에너지(ATP)가 바닥나게 되고, 세포 내 수분과 이온 균형이 깨지면서 생명 유지에 필수적인 효소와 단백질이 제 기능을 잃게 됩니다.특히 산호나 원해성 물고기처럼 염분 적응 범위가 좁은 협염분성 생물은 이러한 환경 변화에 특히 취약해서 자칫 집단 사멸로 이어질 가능성이 높죠.

식물에게는 뇌나 의식이 없지만, 수억 년의 진화을 통해 프로그래밍된 생체 시스템으로 작동하게 됩니다.식물은 잎 속의 피토크롬 수용체로 밤의 길이가 길어지는 일조 시간 변화를 가장 먼저 감지하며 계절의 변화를 인지하게 됩니다.그래서 가을이 되면 성장 호르몬인 옥신은 줄고, 노화 호르몬인 에틸렌과 앱시스산이 증가합니다.그럼 노화 호르몬 영향으로 잎자루와 가지 사이에 떨기층이 생겨 수분과 영양 통로를 차단하고, 통로가 막히며 녹색 엽록소가 파괴되고, 남은 영양분은 줄기와 뿌리로 회수합니다.엽록소가 사라지며 노란색과 붉은색 색소가 드러나고, 영양 회수가 끝난 후 약해진 떨기층 세포벽이 분해되어 바람에 잎이 떨어져 나가는 것입니다.결과적으로 잎을 버림으로써 겨울철 증산 작용으로 인한 수분 손실과 결빙으로 인한 세포 파괴를 막는 것으로 식물이 판단하는 것이 아니라, 살아남은 유전적 자동 반응 시스템이 계절에 맞게 작동하는 것입니다.

식물이 화려한 색과 달콤한 향기를 내는 것은 곤충을 끌어들여 꽃가루를 옮기기 위한 나름의 번식 전략입니다.스스로 움직일 수 없는 식물에게 바람을 이용한 수분은 성공 확률이 낮고 꽃가루 낭비가 매우 큽니다. 반면 벌이나 나비 같은 곤충을 매개로 이용하면 정확하게 꽃가루를 전달할 수 있죠.그래서 꽃잎의 노란색이나 빨간색 등 예쁜 색상은 곤충의 시각을 자극하는 광고판 역할을 하며, 벌의 눈에만 보이는 자외선 무늬는 비행기 유도등처럼 꿀샘의 위치를 정확히 안내합니다.또 바람을 타고 퍼지는 향기는 시야가 가려진 숲이나 밤에 곤충을 끌어모으는 강한 화학 신호로 꽃을 찾아온 곤충에게 식물은 고칼로리 당분인 꿀과 단백질이 풍부한 꽃가루를 내어주고 수분을 매개하는 것입니다.즉, 식물은 효율적인 수분을 얻고 곤충은 생존에 필요한 영양소를 얻는 완벽한 공생 관계가 형성된 것입니다.

다윈의 진화론은 현대 유전학과 분자생물학을 만나 핵심 메커니즘이 보완되고 확장되었습니다.무엇보다 먼저 유전 방식이 명확해졌습니다.즉, 섞이면 옅어지는 혼합 유전 모순을 극복하고, DNA라는 입자 단위로 정보가 전달됨을 확인되었죠.또한 개체 간 차이가 왜 생기는지 설명하지 못했던 한계를 넘어 DNA 돌연변이와 유전자 재조합을 원인으로 밝혔습니다.그리고 진화의 대상을 눈에 보이는 개체에서 집단 내 유전자 빈도의 변화로 재정의했으며, 자연선택 외에도 우연히 유전자 비율이 변하는 유전적 방황과 유전자 흐름의 중요성을 입증했습니다.또한 진화의 속도와 발생 과정에도 변화가 있습니다.완만한 점진적 진화뿐만 아니라, 정체기와 급격한 변화가 교차하는 단속평형설이 추가되었고, Hox 유전자 등 조절 유전자의 스위치 작동으로 형태적 급변이 일어날 수 있음을 진화발생생물학으로 설명하기도 합니다.특히 후성유전학을 통해 DNA 서열 변화 없이도 환경에 의해 유전자 발현이 조절되어 전달될 수 있다는 것도 확인되었죠.결과적으로 현대 진화론은 다윈의 자연선택에 DNA 분석과 수학적 집단 유전학을 결합하여 유전 메커니즘으로 완성되어가는 중입니다.