생물학적 진화?

자연선택, 적자생존.

진화론이라고도 불리는 생물학적 진화론은 생물학의 가장 기본적인 이론 중 하나이다. 진화(Evolution)는 돌연변이, 유전, 자연 선택, 종의 제거, 종 생성 과정에 따른 유기체의 진화와 발달을 의미합니다. 지구에는 원래 생명체가 없었으나, 약 30억년 전 어떤 조건 하에서 원시생명이 형성됐고, 이후 계속해서 생명체가 진화해 현재까지 지구상에는 170만 종이 넘는다. 생물학적 진화론은 찰스 로버트 다윈(Charles Robert Darwin)이 처음 제안했으며 그의 유명한 저서 "종의 기원"에서 자세히 논의되었습니다.

생물학적 진화 연구에서는 두 가지 주요 쟁점을 명확히 할 필요가 있다. 하나는 진화 과정이고, 다른 하나는 진화 메커니즘이다.

1960년대 중반까지 고생물학자, 발생학자, 계통학자들은 주로 첫 번째 질문을 연구했고, 집단유전학자들은 두 번째 질문을 연구했다. 생물학적 진화 과정을 연구할 때 일반적으로 종은 진화 단위로 간주되며, 생물학적 진화의 계통수는 화석, 배아 발달, 형태적, 생리적 특성의 비교를 통해 결정됩니다.

생물학적 진화의 메커니즘을 연구한다는 측면에서, 이 글은 분자 진화 연구의 주요 발견과 그것이 원래의 진화론에 미친 영향에 초점을 맞췄습니다. 분자진화론이 출현한 배경을 이해하기 위해 먼저 이와 관련된 여러 진화론을 간략하게 소개한다.

1 역사적 검토

1.1 다윈의 이론

1859년 영국의 생물학자이자 생물학적 진화론의 창시자인 다윈은 그의 걸작에서 다음과 같이 썼습니다. 종의 기원' '생물학적 진화의 자연선택 이론이 제안됐다. 이 이론의 핵심은 집단 내 개인마다 특성이 다르며, 이러한 개인은 제한된 공간과 식량으로 인해 생활 환경에 대한 적응력이 다르기 때문에 개인 간에 생존 경쟁이 존재한다는 것입니다. 유리한 특성을 가진 개체는 살아남아 자손에게 전달되고, 불리한 특성을 가진 개체는 점차적으로 제거됩니다(다윈은 자연 선택의 장기적인 효과로 인해 이 과정을 자연에서 가장 좋은 것은 유지하고 가난한 것은 제거한다고 불렀습니다). , 특성은 서로 다른 지역에 분포된 동일한 종에 나타나 새로운 종의 형성으로 이어질 수 있습니다.

당시 인구 변동의 원인이 불분명했기 때문에 사람들은 이론에 대해 엇갈린 평가를 받았습니다. 어떤 사람들은 이 이론이 종분화에서 자연 선택의 창조적 역할을 드러낸다고 믿고, 다른 사람들은 종 내에서 지속적인 변이에 대한 자연 선택의 효과가 새로운 종의 형성으로 이어지기에는 충분하지 않으며, 새로운 종의 형성은 오직 다음에만 의존할 수 있다고 믿습니다. 종 내에서 불연속적인 변이.

1.2 돌연변이 이론

다윈의 이론에 대한 논란은 네덜란드 유전학자 드 브리스(de Vries)가 종분화 돌연변이 이론(1903)을 제안하게 만들었다. 이 이론은 미국종 Oenothera lamarchiana에 대한 실험적 연구를 바탕으로 제안되었으며, 강력한 실험적 증거가 있는 것처럼 보였기 때문에 당시 많은 생물학자들로부터 환영을 받았습니다. 첫째, 그는 종의 자연 개체군에서 여러 가지 변이를 관찰했습니다. 그런 다음 다세대 육종 실험에서 종은 항상 소수의 변종을 지속적으로 생산할 수 있다는 사실이 밝혀졌습니다. 이러한 변종은 실제로 유전되거나 종과 자연 개체군에서 원래 관찰된 소수의 변종으로 분리될 수 있습니다. 일부 변종은 원래 종과 매우 다르기 때문에 새로운 종으로 지정되며, 새로운 종의 형성은 단일 돌연변이로 쉽게 설명될 수 있습니다. 그러나 드 브리스가 사용한 물질은 실제로는 영구 잡종이었고, 그가 발견한 소위 새로운 종은 이 영구 잡종의 분리 산물일 뿐이라는 사실이 나중에 밝혀졌습니다.

모건은 드 브리스의 돌연변이 이론에 영감을 받아 자신이 실험에서 얻은 많은 돌연변이가 자연 선택의 역할보다 진화에서 돌연변이의 역할이 더 크다고 믿었습니다. 멘델의 유전자 ——전자는 돌연변이를 생성하는 반면 후자는 기존의 유익한 돌연변이만 유지합니다. 몇 가지 유익한 돌연변이가 점차 인구 집단에서 지배적이 되며, 진화는 인구에서 원래 유전자를 더 유익한 유전자로 대체하는 과정입니다. 그러므로 모건의 진화론은 흔히 돌연변이론으로 불리지만, 진화에서 자연선택의 역할을 부정하는 것이 아니기 때문에 돌연변이-자연선택론이라고 부르는 것이 더 낫다.

1.3 종합진화론

1920년대와 1930년대 영국의 학자 R. A. Fisher, J. B. S. Haldance, 미국의 학자 S. Wright는 선택이론과 유전이론의 업적을 통합하여, 는 집단유전학의 이론과 방법을 사용하여 돌연변이, 선택, 유전적 변이로 인한 집단 대립유전자 빈도의 변화를 수학적으로 분석했으며, 심층적인 이론적 연구를 통해 선택이 집단 대립유전자 빈도에 훨씬 더 효과적인 영향을 미친다는 결론을 내렸습니다. 돌연변이. 이 이론적 결과는 많은 실험 유전학자에 의해 빠르게 받아들여졌습니다.

종합 진화론의 주요 주장은 다음과 같습니다. 돌연변이는 무작위적이고 생물학적 진화의 원재료이지만 대립유전자 빈도 변화에 거의 영향을 미치지 않기 때문에 자연 개체군에서 작은 역할을 합니다. 기존의 유전적 변이는 서로 다른 환경에서 자연선택에 반응하기에 충분하다. 자연선택은 생물학적 진화에 영향을 미치는 주요 요인이며, 자연선택으로 인해 서로 다른 환경에서 유리한 유전자가 각각 고정되어 궁극적으로 생물의 진화 방향을 결정하게 된다. 다양한 환경의 유기체는 생식적으로 고립되어 새로운 종을 형성합니다. 종합진화론의 기본 관점은 여전히 ​​자연선택이기 때문에 신다윈주의 이론이라고도 불린다.

2 분자 진화 이론

분자 진화는 일반적으로 두 가지 측면을 포함합니다. 하나는 종이나 유전자의 진화 과정을 재구성하는 것, 즉 분자 계통수를 재구성하는 것입니다. 생물학적 거대분자(DNA, 단백질 등)의 진화 메커니즘을 연구하는 것입니다.

2.1 테스트 결과

서열 분석, 전기 영동 분석, DNA 혼성화 등 다양한 분자 기술을 사용한 단백질 및 핵산 분석의 주요 결과는 다음과 같습니다.

2.1.1 특정 단백질이나 유전자에 대해서는 기능이 변하지 않는 한 각 부위의 연간 진화율(아미노산이나 뉴클레오티드 치환율로 표시)이 일정하다는 것이 분석의 기본 개념이다. 고생물학 등에 따라 특정 단백질(또는 핵산)의 서로 다른 종 간의 아미노산 차이 수를 결정하는 것입니다. 연구에 따르면 서로 다른 종들이 분기되기 시작한 시점을 알 수 있습니다. d와 t 사이에는 상당한 선형 회귀 관계가 있으며, 이를 통해 특정 단백질이나 유전자의 진화 속도를 얻을 수 있습니다.

진화 속도는 피브리노펩타이드, 헤모글로빈%B 등 단백질이나 유전자의 유형에 따라 다릅니다.