동소적 종분화

요약 지리적으로 동일한 지역에 서식하는 개체군에서 새로운 종이 진화되어 나타나는 현상.

종분화(speciation)란 한 종으로 구성된 기존의 개체군에서 새로운 종이 형성되는 진화적 과정이다. 종분화는 종분화가 일어나기 전의 개체군과 새로운 개체군 사이의 지리적 관계에 따라서 이소적 종분화(allopatric speciation), 동소적 종분화(sympatric speciation), 측소적 종분화(parapatric speciation), 근소적 종분화(peripatric speciation)으로 구분할 수 있다. 동소적 종분화는 지리적으로 같은 지역에 서식하는 개체군 내에서 유전적 다형성(genetic polymorphism)에 의해 새로운 종이 진화되어 나타나는 경우를 말한다. 이에 비해 이소적 종분화는 지리적 격리에 의해 개체군이 두 집단으로 나뉘어 일어나는 종분화를 의미한다. 동소적 종분화의 경우 이소적 종분화와는 달리 교미를 제한하는 지리적 격리가 일어나지 않는다.

배수성 돌연변이와 동소적 종분화

동소적 종분화는 배수성 돌연변이(polyploidy mutation)에 의해서 발생할 수 있다. 배수성 돌연변이란 염색체 전체 세트가 증가하여 발생하는 돌연변이로 3n, 4n 또는 그 이상의 핵상을 가지는 돌연변이이다. 동물의 경우 거의 모든 배수성 돌연변이는 성체로 발달하지 못하기 때문에 배수성 돌연변이를 관찰하기 어려우나 상대적으로 식물에서는 배수성 돌연변이가 흔하게 나타나는 현상이다. 식물에서 배수성 돌연변이가 출현한 경우 생식세포의 염색체 수가 기존의 정상적인 개체와 다르기 때문에 기존의 개체와는 교배를 통해 자손을 생성할 수 없으며, 같은 배수성 돌연변이들 사이에서만 교배를 통해 자손을 형성할 수 있다. 이와 같이 배수성 돌연변이 개체들은 기존의 개체군과 생식적격리(reproductive isolation)가 일어나 같은 지역에 살고 있으면서도 새로운 종으로 분화되는 동소적 종분화가 일어날 수 있다.

돌연변이 이외의 동소적 종분화 사례

배수성 돌연변이와 관계없이 발생하는 동소적 종분화도 있다. 대표적인 예는 동아프리카의 민물 호수에서 서식하는 물고기이며 화려한 몸 색깔을 지닌 시클리드에서 확인할 수 있다. 이 시클리드에서 동소적 종분화가 일어나는 이유는 시클리드의 암컷이 자신과 비슷한 몸 색깔을 가지는 수컷을 선호하는 성선택(sexual selection)을 하기 때문이다. 시클리드는 개체에 따라서 다양한 몸 색깔의 변이가 나타나는데, 비슷한 몸 색깔을 가진 수컷을 선호하는 암컷의 행동 특성으로 인해서 비슷한 몸 색깔을 가진 암컷과 수컷 사이에서만 자손이 태어나게 된다. 이와 같은 비대칭적인 교배가 여러 세대 반복되면 몸 색깔이 다른 두 시클리드 집단은 더 이상 교배를 통해 자손을 형성할 수 없는 생식적격리가 발생하게 되어 두 개의 다른 종으로 나뉘게 된다. 이와 같은 종분화는 같은 지리적 공간에서 물리적 장벽이 없이 발생하기 때문에 동소적 종분화라고 할 수 있다.

북아메리카에 서식하는 산사나무 파리에서도 동소적 종분화가 일어났다고 여겨진다. 산사나무 파리는 산사나무 열매의 즙을 주식으로 한다. 19세기에 북아메리카에 기존에 존재하지 않았던 사과가 인간에 의해서 재배되기 시작하면서 산사나무 파리의 일부가 사과의 즙을 먹고 살아가기 시작했다. 1년 중에 사과나무가 열매를 맺는 시기와 산사나무가 열매를 맺는 시기가 달라서, 산사나무 파리는 선호하는 열매의 종류에 따라 생식적으로 성숙되는 시기가 달라지게 되었다. 그 결과 두 집단이 생식적격리가 일어나 종분화가 일어났다고 여겨진다. 이는 물리적 장벽이 없이 같은 공간에서 새로운 종이 형성되었기 때문에 동소적 종분화의 예로 볼 수 있다.