다윈의 뒤를 잇는 세계 최고의 진화생물학자 피터 그랜트&로즈메리 그랜트
그들의 40년 연구가 담긴 명저, 드디어 한국 출간!

우리가 사는 지구에는 얼마나 많은 종이 살고 있을까? 인플루엔자바이러스부터 코끼리에 이르기까지 우리가 알고 있는 종의 수는 무려 150만 종에 이른다! 하지만 이 수치 역시 완전한 건 아니다. 지구상에 존재하는 생물상의 목록은 아직 완성되지 않았으며, 실제로 해양 어류 분야에서는 꾸준히 신종이 발견되고 있기 때문이다. 생물학자들은 실제 종의 수가 적어도 500만 종, 혹은 1천 만~2천 만 종에 이를 것으로 추정한다. 하지만 이러한 수치도 이전에 존재했던 종의 수에 비하면 아무것도 아니다. 엄청난 수의 종들이 이미 멸종되었기 때문이다.
이쯤 되면 자연스럽게 다음과 같은 질문이 떠오를 것이다. “종은 왜 그토록 다양하며, 왜 그렇게 많은 것일까?” 다윈을 비롯한 수많은 생물학자들이 이 질문의 답을 얻기 위해 노력했고, 그중 일부는 괄목한 만한 성과를 이뤄냈다. 이 책의 저자인 피터 그랜트와 로즈메리 그랜트 역시 그중 하나이다.
두 사람은 1973년부터 무려 40년이 넘는 시간 동안 갈라파고스 군도에서 핀치새를 관찰해왔다. 그들은 환경의 변화에 따라 핀치새의 부리가 진화하는 모습을 포착했고, 이로써 ‘진화란 오랜 기간에 걸쳐 일어나기 때문에 진화의 순간을 포착하는 일은 사실상 불가능하다’라는 통설을 깨트렸다.
그랜트 부부는 자연선택론에 대한 오랜 의심에 종지부를 찍은 것은 물론, 자연선택의 작용이 드물지도, 느리지도 않다는 것 역시 증명해냈다. 그들은 이 책을 통해 “새로운 종의 이주는 기존에 거주하던 종에게 어떤 영향을 미치는가”, “이종교배의 원인은 무엇인가?”, “왜 흉내지빠귀는 핀치새만큼 다양한 종으로 분화하지 못했는가” 등의 흥미로운 질문을 던지고 풀어냈다.
수많은 생물학자들이 가장 가치 있는 동물 연구로 꼽는 ‘다윈 핀치에 대한 연구’를 한 권으로 집약한 이 책은, 진화생물학을 공부하는 이들은 물론, 생물학에 관심 있는 모든 이들이 반드시 읽어야 할 필독서이다.


● 진화론을 둘러싼 모든 편견을 깨부순 한 권의 책
1859년 11월 24일 출간된 찰스 다윈의 《종의 기원에 대하여》는 자연선택, 진화이론 등을 제시하며 큰 반향을 불러일으켰다. 그러나 오랜 시간에 걸쳐 일어나는 진화를 직접 관찰하는 일은 사실상 불가능하다고 여겨졌고, 때문에 다윈의 이론은 과학적 근거가 불분명하다는 비판을 받아왔다.
그로부터 약 110년 후, 두 명의 과학자가 갈라파고스 군도에 발을 들이면서 모든 것이 달라졌다! 1973년부터 갈라파고스 군도에서 핀치새를 연구하기 시작한 피터 그랜트와 로즈메리 그랜트는 4...
● 진화론을 둘러싼 모든 편견을 깨부순 한 권의 책
1859년 11월 24일 출간된 찰스 다윈의 《종의 기원에 대하여》는 자연선택, 진화이론 등을 제시하며 큰 반향을 불러일으켰다. 그러나 오랜 시간에 걸쳐 일어나는 진화를 직접 관찰하는 일은 사실상 불가능하다고 여겨졌고, 때문에 다윈의 이론은 과학적 근거가 불분명하다는 비판을 받아왔다.
그로부터 약 110년 후, 두 명의 과학자가 갈라파고스 군도에 발을 들이면서 모든 것이 달라졌다! 1973년부터 갈라파고스 군도에서 핀치새를 연구하기 시작한 피터 그랜트와 로즈메리 그랜트는 40년이 넘는 지금까지 매년 6개월씩 그곳에서 핀치새를 관찰하며 진화 과정을 연구하고 있다.
두 사람은 하나의 종이 여러 종으로 분화한 원인을 찾고, 무엇이 종을 그토록 다양하게 만드는지 분석하였다. 이 과정에서 그들은 자연선택에 따라 핀치새의 부리가 진화하는 것을 목격함으로써 자연선택론에 대한 오랜 의심에 종지부를 찍었다. 나아가 그들은 자연선택의 작용이 드물지도, 느리지도 않다는 것을 증명해냈다.
이 책은 그랜트 부부의 40년 연구 기록이 집약된 결과물로, 두 사람은 관련 학문을 공부하는 사람은 물론, 해당 주제에 관심이 있는 일반인도 쉽게 읽을 수 있도록 핵심 주제와 내용을 간결하게 정리하여 알기 쉽게 담아냈다.
● 자연선택에 따른 진화를 두 눈으로 목격하다!
자연선택은 다윈이 주창한 진화이론에서 가장 핵심이 되는 부분이다. 다윈은 부모가 가지고 있는 형질이 후대로 전해져 내려올 때 ‘자연선택’을 통해 주위 환경에 보다 잘 적응하는 형질이 선택되어 살아남아 내려옴으로써 진화가 일어난다고 주장하였다.
그랜트 부부는 바로 이 자연선택에 의한 진화를 증명하기 위해 노력했고, 1977년 운 좋게도 대프니메이저 섬에 심각한 가뭄이 닥친 것을 목격하였다. 가뭄은 작고 부드러운 씨앗을 생산하는 대부분의 식물을 말려 죽였다. 이 섬에 살던 중간땅핀치에게 남은 식량이라고는 단단한 목질조직을 깨야만 먹을 수 있는 남가새 씨앗뿐이었다.
그러자 이 목질조직을 깰 수 있는 큰 부리와 강력한 근육을 가진 핀치들의 생존률이 높아졌다. 생존률의 차이는 집단의 평균 부리 크기는 물론, 평균 몸 크기도 증가하는 방향으로 나타났고, 이런 현상은 1978년 초에 다시 비가 내릴 때까지 계속되었다. 실제로 자연선택이 일어난 것이다.
그랜트 부부는 한 발 더 나아가 1978년 부화되어 성체가 된 자손과 자연선택이 일어나기 전 세대와의 부리 깊이를 비교했고, 다음 세대의 중간땅핀치들이 가뭄에서 살아남은 그들의 부모처럼 큰 부리를 가졌다는 사실을 밝혀냈다. 한 세대에서 다음 세대로 진화가 일어났음을 증명해낸 셈이다.
● 잡종 탄생의 비밀은 무엇인가?
다윈 핀치 종들은 드물지만 잡종을 이루고, 잡종들은 번식을 위해 살아남는다. 보통 잡종은 환경이 간섭을 받을 때, 특히 인간의 간섭을 받을 때 빈번하게 발생한다. 그러나 다윈 핀치들의 잡종화는 간섭받지 않은 환경에서 자연적으로 발생하는 흔치 않은 사례이다.
그랜트 부부는 제노베사 섬과 대프니메이저 섬에서 식별 표지를 단 핀치들을 장기간 연구한 결과, 땅핀치 종의 이종교배가 거의 매년 1% 또는 그보다 약간 더 높은 빈도로 일어나는 것을 발견했다. 이종교배가 드물기는 하지만 지속적으로 일어나는 셈이었다.
일반적으로 잡종 형성은 유사한 구애 신호와 이에 반응을 보이는 종 사이에 발생한다. 다윈 핀치의 경우, 부리의 형태와 노래로 자신이 속한 개체와 근연종을 구별해낸다. 처음에 그랜트 부부는 이종교배를 하는 개체들이 형태적으로 비슷할 거라고 추측했다. 예를 들면, 작은땅핀치 중 가장 큰 개체는 가장 작은 중간땅핀치와 번식할 것이다. 실제로 종들은 크기가 매우 달라졌을 때 이종교배를 하지 않거나 극도로 드물게 했다.
그런데 뜻밖에도 형태가 가장 유사한 개체 사이의 잡종 형성은 대프니메이저 섬에서 우세한 패턴이 아니었다. 두 사람은 이번에는 핀치새의 노래에 주목했다. 형태적 특성들은 유전적으로 큰 차이가 날 만큼 다양한 반면, 노래는 그렇지 않았기 때문이다.
● 노래로 뒤바뀐 핀치새의 운명
핀치새는 종마다 다른 노래를 부르는데, 흥미롭게도 이들의 노래는 유전적으로 정해지는 것이 아니라 후천적 학습을 통해 결정된다. 실제로 조류의 27개 목(目) 중 절반은 이렇게 유전이 아닌 학습을 통해 노래를 배운다.
핀치새는 어린 시절의 특정 기간에 아빠 새의 노래를 학습하는데, 종종 노래를 잘못 배운 새들이 등장한다. 일례로 대프니메이저 섬에서 선인장핀치 한 쌍이 중간땅핀치 한 쌍의 둥지를 가로채 사용했는데, 선인장핀치 쌍은 중간땅핀치가 낳은 한 개의 알을 둥지에 그대로 남겨두었다. 그 알에서 부화한 중간땅핀치 수컷은 선인장핀치 부모 아래서 자라났고, 이 수컷은 훗날 그의 양아버지인 선인장핀치의 노래를 불렀다!
이렇게 다른 종의 노래를 잘못 각인한 어린 새들은 종종 잡종을 만들어내고, 이렇게 태어난 후손은 아빠 핀치가 부르는 노래 유형에 따라 부모종 중 어느 한 종과 역교배를 하는 잡종을 생성해냈다.
그랜트 부부는 대프니메이저 섬의 482개체의 암컷(중간땅핀치, 작은땅핀치, 선인장핀치)과 교배한 짝과 그들의 아빠 새가 부르는 노래를 기록한 결과, 모든 교배가 아버지의 부리 형태가 아닌 노래 유형에 따라 이루어졌음을 발견해냈다.
이렇게 태어난 잡종과 역교배체들의 생존률은 외부 환경에 따라 달라진다. 일례로 1976년부터 1982년까지 대프니메이저 섬에서 발생한 중간땅핀치와 선인장피치의 잡종은 짝짓기를 할 때까지 한 마리도 살아남지 못했다. 반면 1983년의 엘니뇨가 생태적 조건들을 완전히 바꿔놓자, 중간형의 부리 크기와 형태를 지닌 잡종의 생존률이 높아졌다. 이들은 짝을 얻는 데에도 어려움이 없었고, 결국 부모 종만큼 번식하는 데 성공했다.
● 다윈 핀치, 진화의 비밀을 품다
집단은 분기하고 결국 종이 된다. 그렇다면 연속적으로 일어나는 변화의 과정 중 어느 시점에서 하나의 종을 두 개의 종이라고 말할 수 있을까?
그랜트 부부는 새로 생기는 종의 경계가 불분명하기 때문에 종의 수를 정확히 세는 일은 어렵다고 이야기한다. 종분화는 하나의 과정이지, 한 번의 사건이 아니기 때문이다. 대신 그들은 종의 역동성에 대해 이야기한다.
종분화의 분기 과정은 환경이 변하면서 억제되거나 심지어 반전될 수도 있다. 실제로 대프니메이저 섬에서 중간땅핀치와 선인장핀치는 20년이 넘는 기간 동안 이입교잡이 일어나면서 형태적ㆍ유전적으로 수렴되어 왔다. 따라서 이 종들은 종분화의 반대 과정에 있다. 만약 기후나 먹이 구성에 변화가 생긴다면, 이 방향은 수렴에서 분기로 다시 쉽게 바뀔 것이다.
그랜트 부부는 종분화 과정, 특히 적응방산의 초기 과정에는 종 사이의 경계에 이런 유동성과 모호함이 나타나는데, 바로 이 때문에 핀치새가 가치 있다고 주장한다. 다윈 핀치는 코코스 섬의 한 종을 제외하고는 갈라파고스 군도에 제한적으로 분포한다. 이들은 하나의 공통조상으로부터 유래했고, 형태와 생태 면에서 비교적 빠르게 다양화된 적응방산의 고전적인 사례로 여겨진다. 핀치새들은 그들이 진화한 곳과 동일한, 간섭이 거의 없는 환경에서 살고 있으며, 결과적으로 완전한 자연 상태에서 일어나는 종분화와 적응방산의 과정을 통찰할 수 있게 해준다.
이러한 이유로 다윈 핀치는 우리에게 종들이 왜, 어떻게 증식하는지, 그리고 다양화하는지에 대한 이야기를 들려줄 수 있다.
● 지금 이 순간에도 모든 생명은 진화하고 있다
테오도시우스 도브잔스키는 “진화의 관점을 제외하면 생물학
독자들이여, 이 책에 담겨 있는 학문적 혜택을 누려라!
- 데이비드 B. 웨이크, 캘리포니아 대학

‘종분화는 과정이지, 하나의 사건이 아니다’라는 저자의 표현은 진화생물학에서 가장 유명
한 인용문 중 하나가 될 것이다.
- 존 A. 엔들러, 캘리포니아 대학

이 책의 진정한 힘은 이론이 아니라 연구 자료에 있다. 그랜트 부부의 설명은 이 책을 흥미롭고 명쾌하게 만든다.
- 한나 코코, <사이언스>

진화생물학의 가장 위대한 지지자인 그랜트 부부의 일생의 작품! 그들은 지리학·행태학·
생태학·유전학의 통찰력을 녹여 매우 흥미로운 진화 과정의 상황을 묘사하고 있다. 생물
학을 공부하는 이라면 반드시 소장해야 할 필독서!
- 헨리 니콜스, <뉴사이언티스트>

환상적이다! 연구 주제에 대한 그랜트 부부의 애정이 고스란히 드러난다. 이 책과 견줄 만한 다른 책은 생각나지 않는다.
- 조나단 B. 로서스, 하버드 대학

현재는 알려져 있고, 과거는 추론된다. 생물학적 다양성에 대한 진화론적 연구는, 마지막 점에서 출발하여 시작점으로 거슬러 올라간다. 즉 다양화된 산물로부터 그것의 기원까지, 검증할 수 있는 관찰로부터 과거사를 추론하고 그 의미를 파악하는 것이다.
32쪽

핀치의 방산이라는 드라마는 갈라파고스 섬이라는 무대에서 변화하지 않는 하나의 장면으로 이루어진 것이 아니라, 역동적인 환경 속에서 펼쳐졌다. 즉, 섬의 수가 늘어나면서 핀치의 진화를 위한 기회의 수와 유형도 함께 증가했고, 핀치의 먹이(그들이 먹는 식물과 절지동물들)와 서로에 대한 다양성이 증가하면서 분포 또한 변화했다.
48쪽

방향성 선택이 왔다 갔다 하는 진동현상은 30년 넘게 지속되었다. 중간땅핀치와 선인장핀치, 두 종의 몸 크기와 부리의 크기 및 형태는 반복적으로 바뀌었다. 이들이 처한 환경이 빈번하게 바뀌면서 새들도 이에 따라 변화한 것이다. 대프니메이저 섬의 핀치들은 반복적인 자연선택으로 인해, 놀랍게도 30년 전 그들의 조상들과 형태적으로 달라졌다. 중간땅핀치의 평균 몸 크기는 더 작아졌고, 1973년 때보다 더 뾰족한 부리를 갖게 되었다. 반면에 선인장핀치는 평균 몸 크기는 더 작아졌으나, 부리는 1973년 때보다 더 뭉툭해졌다.
88~89쪽

집단의 이지역적 분화를 이끄는 중요한 힘은 자연선택이고, 자연선택을 위한 두 가지 유형의 증거는 패턴과 과정이다. 패턴은 부리의 형태, 먹이에 대한 접근성, 먹이 사이의 연관성을 말한다. 날카로운부리땅핀치의 6개 집단은 이지역적 분화를 보여주는 가장 명확한 예이다. 날카로운부리땅핀치 종의 다른 집단들은 서로 다른 서식처에서 살아가며, 다른 크기와 형태의 부리로, 다른 먹이들을, 다른 방법으로 섭취한다. 이들은 각자 서식하는 지역에 맞춰 적응한 것이다.
96쪽

다윈 핀치 종들은 드물기는 하지만 잡종을 이루고, 잡종들은 번식하기 위해 살아남는다. 이것은 이종교배의 장벽이 모든 경우에 있어 완벽하지 않고, 어딘가에 틈이 있음을 나타내는 것이다. 이러한 이종교배 장벽의 투과성은 앞장에서 설명한 실험들에서처럼 종분화가 이지역성에서 완전하지 않다는 것을 입증한다.
135쪽

같은 계통의 종들이 일률적이지 않게 확산해 나가고, 뻗어나간 가지가 멸종됨으로써 생물들이 크기가 커지고 형태가 변화하듯이, 적응방산은 생물들이 나타나는 ‘시작’과 멸종이라는 ‘끝남’ 사이에서 다양한 단계를 거치면서 진행된다. 화석은 이러한 성장 패턴을 밝히는 데 도움이 된다. 그러나 현재의 생물들은 원인을 설명하기 위해 필요하며, 또한 화석으로
는 단지 제기만 할 수 있는 몇 가지 질문들, 예를 들면 종분화의 형태적인 법칙들에 대한 답을 줄 수 있다.
215쪽

서문
1장 생물다양성 문제와 다윈의 핀치
2장 기원과 역사
3장 종분화 유형
4장 섬으로의 정착
5장 자연선택, 적응, 그리고 진화
6장 생태적 상호작용
7장 생식적 격리
8장 잡종화
9장 종과 종분화
10장 방산의 재구성
11장 적응방산의 촉진제
12장 적응방산의 생활사
13장 앞으로 나아갈 길
한국어판을 출간하며
용어 해설
핀치새 삽화 및 사진
참고문헌
그림 및 표 출처