종이란 무엇인가?

개요

종(species)은 교배하고 생식능력(fertile)이 있는 자손을 생산하는 유기체의 집단입니다. 일반적으로 같은 종의 개체들은 매우 유사한 유전체 때문에 비슷하게 보이고 공통적인 특징을 공유합니다. 하지만 비슷하게 생긴 모든 유기체가 같은 종의 구성원인 것은 아닙니다. 다양한 기작을 통해 대부분의 종을 별개로 분리합니다. 어떤 기작은 생식 행동(reproductive behavior)과 수정(접합전 격리; pre-zygotic isolation)을 막는 반면, 다른 기작은 짝짓기가 발생한 후(접합후 격리; post-zygotic isolation) 생식능력이 있는 자손의 생성을 막습니다.

종의 출현

단일 종의 개체는 일반적으로 매우 비슷하게 생겼지만, 천연색(coloration) 또는 형태학(morphology)의 변화는 드문 일이 아닙니다. 예를 들어, 흔한 벽도마뱀인 Podarcis muralis는 목과 아랫배의 색깔에 따라 여섯 개의 뚜렷한 형태를 가지고 있습니다.

반대로, 제왕나비와 총독나비는 비슷하게 생겼고 공통 서식지에 서식하며 모두 포식자 구미에 맞지 않지만, 유전적으로 구별되는 두 개의 종입니다. 이것은 뮐러 의태(Müllerian mimicry)로 알려진 진화 전략입니다. 이 종은 밝은 주황색과 검은색 외관과 같은 경고 신호를 공유하여 흔한 포식자들에게 독성을 더 효과적으로 교육시킵니다.

접합전 격리/h4>

짝짓기 또는 수정이 발생하지 않도록 하는 현상을 접합전 격리기작(pre-zygotic isolation mechanism)라고 합니다. 지리적 격리(geographic isolation)와 생태적 격리(ecological isolation)는 환경적 장벽(environmental barrier)의 두 가지 예입니다. 지리적 격리의 경우 두 종의 새가 통행할 수 없는 산맥을 중간에 두고 산맥 양쪽의 다른 숲에서 서식할 수 있습니다. 생태적 격리의 경우 한 곤충 종은 나무 꼭대기에서만 서식하고 다른 곤충 종은 흙에서만 서식할 수 있습니다.

한 종이 격리된 채로 남아있는 행동적인 이유 또한 있을 수 있습니다 (행동적 격리; behavioral isolation). 예를 들어 다른 종의 수컷들이 동종 암컷을 끌어들이기 위해 각각 고유한 춤을 추는 극락조같이 짝짓기 의식이나 의사소통의 차이가 있습니다. 시간적 격리(temporal isolation)에서 종은 일상생활이나 번식기가 다른 시기로 분리됩니다. 예를 들어, 붉은다리 개구리 Rana aurora는 1월부터 3월까지 번식하고, 가까운 친척인 노란다리 개구리 Rana boylii는 3월 말에서 5월까지 번식합니다.

서로 다른 종의 신체적 특성은 접합 전에 격리시킬 수 있습니다. 곤충들은 종의 구성원과만 물리적으로 짝짓기를 할 수 있도록 다양한 생식기 형태를 보일 수 있는데, 이를 기계적 격리(mechanical isolation)라 부릅니다. 마지막으로, 배우자 융합(gamete fusion)을 차단하는 것은 마지막 접합전 장벽이며, 이는 종종 식물에서 꽃가루 관이 자라는 것을 방지하거나, 또는 난자 세포의 외부 층과 물리적으로 융합하거나 침투할 수 없는 것과 같은 기작에 의해 제어될 수 있습니다.

접합후 격리

서로 다른 종의 개체들이 접합전 격리를 극복할 때, 접합후 격리는 자손이 생존하거나 번식하는 것을 막을 수 있습니다. 어떤 경우에는 접합자(zygote)가 형성될 수 있지만, 배아(embryo)는 호환되지 않는 유전 물질 때문에 생존할 수 없어 죽습니다. 이를 잡종 치사(hybrid inviability)라고 합니다.

하지만, 일부 잡종 배아는 살아남아 생식능력을 가질 수도 있습니다. 예를 들어, 말과 당나귀를 교차 시켜 노새를 만들 수 있습니다. 하지만 말과 당나귀는 각각 염색체 개수가 달라서(64, 62), 짝수로 분리될 수 없는 홀수 염색체(63)를 가진 잡종 자손은 잡종 불임(hybrids infertile)이 됩니다. 이런 접합후 격리는 얼룩말과 말 사이의 잡종이나 얼룩말과 당나귀 잡종에서도 관찰됩니다.

잡종이 성인이 될 때까지 생존하고 교배할 수 있는 경우, 비유전적 요인이 생식을 막을 수 있습니다. 자매 종인 Drosophila pavani와 D. gaucha의 잡종은 생존 가능한 배우자(gamete)를 생산합니다. 하지만, 잡종은 자손을 만들 수 없습니다. 잡종 수컷의 정자는 부모 종이나 다른 잡종의 정자 수용체에서 살아남을 수 없으며, 부모 계통의 정자도 잡종 암컷에서 살아남을 수 없습니다.

접합후 격리의 다른 예는 잡종의 생존 가능성에 영향을 미칠 수 있습니다. 잡종 유전체는 두 종에서 나온 물질을 포함하고 있어 자손에서 조화롭게 작용하지 않는 유전자와 염색체를 가질 수 있고, 이로 인해 명백한 적응도(fitness) 비용이 발생합니다. (식물은 어떤 경우에는 예외입니다). 전반적으로 접합전 격리 기작과 접합후 격리 기작은 대부분의 종이 구별되는 상태를 유지하도록 합니다.