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무성생식을 하는 생물은 종을 어떻게 구분하나요?
원핵생물계나 일부 원생생물는 유성생식을 하지 않는데 어떻게 종을 구분하나요? 또 A와 B는 생식 능력이 있는 자손을 낳을 수 있고 B와 C는 생식 능력이 있는 자손을 낳을 수 있지만 A와 C는 생식 능력이 있는 자손을 낳을 수 없으면 A와 C는 다른 종인가요?
3개의 답변이 있어요!
안녕하세요. 임형준 수의사입니다.
무성생식을 하는 생물에서는 우리가 흔히 배우는 '서로 교배하여 생식 능력이 있는 자손을 만들 수 있는가'라는 종의 정의를 그대로 적용할 수 없습니다. 세균이나 고세균, 그리고 일부 원생생물은 유성생식을 하지 않기 때문에 교배 가능성을 기준으로 종을 구분하는 것이 원칙적으로 불가능하기 때문입니다.
따라서 생물학에서는 무성생물의 종을 구분할 때 유전체의 유사성, 형태적 특징, 생리학적 특성, 생태적 지위, 그리고 진화적 계통을 종합적으로 고려합니다. 특히 최근에는 전체 유전체를 비교하는 방법이 가장 중요하게 사용되고 있으며, 세균에서는 평균 염기서열 일치도(ANI)가 약 95~96% 이상이면 같은 종으로 분류하는 경우가 많습니다. 여기에 어떤 환경에서 살아가는지, 어떤 물질을 이용하여 생존하는지, 어떤 대사 능력을 가지는지와 같은 생태적·생리학적 특성도 함께 평가합니다.
즉, 무성생물의 종은 '교배 가능성'이 아니라 '유전적으로 얼마나 가까운가'와 '진화적으로 하나의 계통을 이루는가'를 중심으로 정의됩니다.
두 번째 질문 역시 매우 흥미로운 내용입니다. 만약 A와 B는 서로 교배하여 생식 능력이 있는 자손을 만들 수 있고, B와 C도 마찬가지이지만, A와 C는 생식 능력이 있는 자손을 만들 수 없다면 A와 C를 반드시 다른 종이라고 단정할 수는 없습니다.
이러한 현상은 '환상종(Ring species)'이라는 개념으로 설명할 수 있습니다. 하나의 조상 집단이 지리적으로 퍼져 나가면서 인접한 집단끼리는 계속 유전자 교환이 가능하지만, 가장 멀리 떨어진 양 끝 집단은 오랜 시간 동안 서로 다른 방향으로 진화하여 결국 교배가 불가능해질 수 있습니다. 따라서 A와 B는 교배가 가능하고, B와 C도 가능하지만, A와 C는 교배가 불가능한 상황이 실제 자연에서도 나타날 수 있습니다.
이러한 경우에는 생물학적 종 개념만으로 종을 명확하게 구분하기 어렵습니다. 그래서 현대 생물학에서는 교배 가능성뿐만 아니라 유전자 흐름, 진화 계통, 지리적 분포, 유전체 분석 결과 등을 함께 고려하여 종을 결정합니다.
결국 현대 생물학에서 '종'은 하나의 절대적인 기준으로 정의되는 개념이 아닙니다. 유성생식을 하는 동물에서는 교배 가능성이 중요한 기준이 되지만, 무성생물에서는 유전체와 계통발생이 더욱 중요한 기준이 됩니다. 또한 환상종처럼 교배 가능성만으로는 설명하기 어려운 예외도 존재하기 때문에, 생물학자들은 연구 대상에 따라 여러 가지 종 개념을 함께 사용하고 있습니다.
다시 말해, 종은 자연 속에 명확한 경계가 존재하는 절대적인 실체라기보다는, 연속적인 진화 과정을 이해하고 설명하기 위해 인간이 만든 가장 유용한 분류 단위라고 이해하는 것이 적절합니다.
채택된 답변안녕하세요. 종은 유성생식을 하는 생물과 무성생식을 하는 생물에서 다르게 적용되기 때문에, 원핵생물이나 일부 원생생물처럼 무성생식을 하는 생물은 동물에서 사용하는 종의 기준을 그대로 적용할 수 없습니다. 우리가 학교에서 배우는 종의 정의는 서로 교배하여 생식 능력이 있는 자손을 낳을 수 있는 개체들의 집단으로, 이를 생물학적 종 개념이라고 하며, 사람이나 대부분의 동물처럼 유성생식을 하는 생물에 매우 잘 맞는 기준입니다. 하지만 세균이나 고세균처럼 무성생식을 하는 생물은 짝을 이루어 번식하지 않고 세포가 둘로 나뉘는 방식으로 증식하기 때문에 교배가 가능한지는 기준 자체를 적용할 수 없습니다. 그래서 과학자들은 이러한 생물을 분류할 때 유전체의 유사성, DNA 염기서열, 생화학적 특징, 형태, 생태적 특성 등을 종합적으로 비교하여 같은 종인지 판단하며, 무성생물에서는 유전적 유사성과 진화적 계통이 중요한 기준이 됩니다.
또한 말씀해주신 내용은 진화생물학에서 매우 유명한 문제인데요, A와 B는 교배가 가능하고, B와 C도 교배가 가능하지만, A와 C는 교배가 불가능한 경우입니다. 이러한 현상은 실제 자연에서도 나타나며 환형종이라고 하며, 환형종에서는 인접한 집단끼리는 서로 교배할 수 있지만, 오랜 시간 동안 조금씩 변화가 누적되면서 가장 멀리 떨어진 집단끼리는 더 이상 교배할 수 없게 됩니다. 즉, A와 B는 같은 종처럼 보이고, B와 C도 같은 종처럼 보이지만, A와 C는 생식적으로 격리되어 다른 종처럼 행동하는 것입니다. 이 경우 A와 C를 같은 종으로 볼지 다른 종으로 볼지는 상황에 따라 달라질 수 있습니다. 만약 자연 상태에서 A와 C가 만나도 생식 능력이 있는 자손을 전혀 만들지 못한다면, 생물학적 종 개념에서는 서로 다른 종으로 분류하는 경우가 많지만, 그 사이를 연결하는 중간 집단(B 등)이 존재한다면 종의 경계가 명확하지 않아 분류학적으로 논란이 생길 수 있습니다. 즉 종은 자연에 처음부터 뚜렷한 경계가 있는 것이 아니라, 진화가 연속적으로 일어나기 때문에 경계가 흐려지는 경우도 있기 때문에, 생물학적 종 개념 외에도 형태학적 종 개념, 계통학적 종 개념, 생태학적 종 개념 등 여러 기준을 함께 사용합니다. 감사합니다.
유성생식을 하지 않는 원핵생물이나 원생생물은 교배대신 DNA염기서열의 일치율을 기준으로 하여 종을 구분합니다.
여기에 세포의 형태와 대사능력 같은 생화학적 특징과 생태적 지위를 종합하여 유전학적 종 개념을 적용하게 되죠.
한편, A와 B, B와 C는 번식할 수 있지만 A와 C는 불가능한 현상은 진화 과정에서 나타나는 고리종(Ring Species)의 전형적인 모습입니다.
지리적으로 연속된 분포를 보이며 유전적 변화가 누적되다 보니 양 끝에 위치한 A와 C는 유전자 교류가 완전히 차단될 만큼 이질적으로 변한 것이죠.
그렇다보니 현대 분류학에서는 실질적인 생식적 격리가 일어나 독자적인 진화 경로를 걷게 된 A와 C는 서로 다른 종으로 분류합니다.
결국 생물의 종 분화는 고정된 틀이 아니라 지금도 계속 되고 있는 것을 보여주는 사례이기도 하죠.