종분화

종분화는 개체군이 서로 구분되는 종들로 분화하는 진화적인 과정이다. 즉, 종분화를 통해 신종이 형성된다. 종분화에서는 서로 분화된 종 사이에 생식적인 격리가 중요하다. 종분화를 설명할 때 이소적 종분화, 동소적 종분화 및 근소적 종분화의 3가지의 모델이 있다.

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찰스 다윈(Charles Darwin, 1809-1882)은 자연선택(natural selection)에 의해 조상종이 새로운 종으로 변화할 수 있음을 많은 증거를 통해 설명하였다. 다윈은 종분화 과정이 마치 나무가 해마다 새로운 가지를 치는 것에 비유하였는데, 새 가지는 현존하는 종을, 그 전에 생성된 가지들은 멸종한 종들의 긴 연속이라고 보았다.¹⁾

종분화에서는 서로 분화된 종 사이에 생식적인 격리가 중요하다.²⁾

이소적 종분화(allopatric speciation)는 한 종 안에서 지리적 장벽이 형성되어 둘 또는 그 이상의 개체군 사이에 유전자 흐름(gene flow)이 중단되어 개체군들의 독자적인 유전적 분기와 그 들 사이에 생식적 격기를 촉진시켜 종분화에 이르게 된다는 모델이다. 지리적 장벽의 종류는 다양하며, 강의 형성, 산맥의 형성, 대륙의 이동, 강의 물줄기 흐름의 변화, 섬의 형성 등을 들 수 있다. 지리적인 장벽에 의해 격리된 개체군은 각각 서로 다른 선택압(selective pressure)을 받게 되며, 각 개체군 안에서 일어나는 유전적 부동(genetic drift)는 서로 독립적이고, 발생하는 돌연변이(mutation)은 격리된 개체군 사이에 교환되지 않게 되어 시간이 지남에 따라 유전적으로나 형태적으로 분화하게 된다.

대륙에서 떨어진 섬에서 일어나는 종분화는 이소적 종분화 모델을 적용할 수 있다. 이 경우 대륙에서 떨어진 섬에 이주한 개체군이 원래 유래한 개체군과 유전적 흐름이 제한되고 이주할 때 발생하는 병목현상(bottleneck)에 의해 개체군의 대립유전자 빈도가 원래의 개체군과 다르며 독립된 선택압을 받아 새로운 종으로 분화해가는 창시자효과(founder effect)가 여기에 해당한다.

동소적 종분화(sympatric speciation)는 한 지역에서 지리적 장벽이 없더라도 기존에 존재하던 조상종으로부터 자손 종이 만들어질 수 있다는 모델이다. 서아프리카의 리프트 계곡의 화산이 붕괴된 후에 형성된 칼데라 호수인 빅토리아호, 말라위호, 탕가니카호 등의 호수들에서 사는 시클리드는 동소적 종분화의 예로 자주 인용된다. 이 지역의 담수어류는 약 800종 이상의 종이 알려져 있으며, 한 호수 내의 물리적 화학적 조건은 동일함에도 불구하고 많은 종으로 분화하였다. 시클리드는 먹이 선호도의 차이 등의 생태적인 격리가 같은 호수 내에서 일어났고, 시간이 경과함에 따라 생식적 격리로 이어져서 종분화가 일어났다고 여겨진다. 동소적 종분화는 현화식물에서 흔히 일어난다. 즉, 서로 다른 종 사이에 잡종화(hybridization)와 염색체가 감수분열이나 체세포분열을 할 대 정상적으로 분리되지 않고 배수화(polyploidization)되는 현상과 의해 같은 지역 내에서 조상종과 다른 유전적 조합을 지닌 새로운 종이 분화되고 이들은 더 이상 조상종과 교배하여 자손을 만들어 낼 수 없게 되어 생식적으로 격리된다.

근소적 종분화(parapatric speciation)는 넓은 지역 내에서 서로 다른 선택압이 가해 질 때 하나의 공동 경계를 두고 서로 인접되어 있는 개체군이 분화해 나가는 모델이다. 서로 인접된 지역에서 잡종이 형성될 수 있으나 이들은 적합도가 낮아 서로 분화된 종과 다시 융합되지 않는다.

종분화의 모델 (출처:한국식물학회)

1. Darwin C (1859) On the Origin of Species by Means of Natural Selection, or the Preservation of Favoured Races in the Struggle for Life. London: John Murray,
2. 김원 등 역 (2015) 생명의 원리 (2판). (주)라이프사이언스,