진화론 이야기 - 우수한 형질은 반드시 진화한다?

한무리의 생물들이 있습니다. 이들 생물들이 번식하면서 아주 작은 돌연변이가 생깁니다.

이 돌연변이들 중에 환경에 더 적합한 녀석들이 자연선택되어 더 많은 후손을 남깁니다. 즉 환경에 적합한 돌연변이가 무리 전체에 퍼집니다.

반면 적합하지 않은 녀석들은 많은 후손을 퍼뜨리지 못하고 도태됩니다.

이런 일이 반복되어 이들에 진화가 일어납니다.

즉 적합하지 않은 돌연변이는 도태하고 적합한 돌연변이들만이 남아 진화를 이룬다는 것이죠.

그런데 이 말이 100% 맞는 말일까요?

만약 이 말이 맞다면, 돌연변이로 인해 망가진 사람의 비타민 C 유전자는 어떻게 도태되지 않고 남아 비타민 C를 외부에서 섭취해야 하는 진화가 일어난 것일까요?

많은 사람들이 착각하고 있는 것인데, 진화란 주사위게임에 더 가깝습니다. 즉 확실하게 정해진 것이 아니라 확률게임이라고 할 수 있죠.

위에서 환경에 더 적합한 녀석들이 자연선택되어 더 많은 후손을 남깁니다라고 했는데, 사실은 환경에 더 적합한 녀석들이 자연선택되어 더 많은 후손을 남길 가능성이 큽니다가 맞습니다.

적합하지 않은 녀석들은 많은 후손을 퍼뜨리지 못하고 도태됩니다 이것 역시 정확히는 적합하지 않은 녀석들은 많은 후손을 퍼뜨리지 못하고 도태될 가능성이 큽니다가 맞죠.

무슨 소리냐구요?

한무리의 동물들 사이에서 투시력(clairvoyance)을 가진 돌연변이(A)가 탄생했습니다. 이제 이 A는 엄청난 이점을 지니게 되었군요. 숨어있는 먹이, 숨어있는 천적 등을 쉽게 찾아낼 것입니다. 그리고 이제 이 돌연변이가 무리 전체로 퍼져나가면 이들 무리 전체가 투시력을 가지는 진화를 이루게 될 것입니다.

그런데 아뿔사, 이들이 살고 있는 곳은 하필 화산지대 옆이었습니다. 그리고 A가 하필 화산 바로 옆에 있을때 화산이 폭발해 버렸네요. 쏟아지는 용암과 화산재에 휩쓸려 A는 제대로 번식도 하기 전에 죽고 말았습니다.

이렇게 해서 이 투시력을 가진, 엄청나게 적합한 돌연변이가 도태되어 버렸네요.

한편으로는 간에 있는 비타민 C 생성 유전자가 파괴되는 돌연변이(a)가 일어났습니다. 다행인지 불행인지 당시 그들의 먹이는 과일 등 비타민 C가 풍부한 것들이었습니다. 그러므로 a도 당장 도태되지 않고 일부 수를 늘려갈 수 있었습니다.

공교롭게도 a들이 화산과 멀리 있을때 화산이 엄청 크게 터져 버렸습니다.

결국 화산에서 멀리 떨어진, 유전자에 결함이 있는 a만 남고 모두 죽어버렸습니다. 이렇게 되어 원래는 도태되어야 할 부적합한 돌연변이가 살아남게 되었습니다.

물론 이렇게 될 가능성이 크진 않습니다. 주사위 게임으로 말하자면 적합한 유전자는 여러번 연속헤서 1의 눈이 나와야 도태될 수 있습니다. 부적합한 유전자는 여러번 연속해서 6의 눈이 나와야 진화될 수 있는 것이죠.

즉, 적합한 유전자가 도태되는 것, 부적합한 유전자가 번성하는 것 역시 (작은 확률이지만) 불가능하지는 않다는 것입니다.

공통조상에 관하여...

창조론 이야기 - 원숭이가 사람된 것이 진화다?에서도 했던 말이지만, 사람들이 흔히 말하는 것처럼 원숭이가 인간으로 진화하는 것이 아닙니다. 사람과 원숭이가 공통조상을 가지고 있다는 뜻이죠.

즉 인간과 침팬지의 공통조상은 약 650만년 전의 유인원이며

인간과 여우원숭이의 공통조상은 약 7500만년 전의 원숭이입니다.

이런 관계는 유인원(Primates)을 넘어가도 마찬가지입니다.

인간과 쥐의 공통조상은 존재할까요? 유전자 분석과 화석 분석 결과는 약 9000만년 전의 포유류입니다.

인간과 개의 공통조상 역시 약 9500만년 전의 생쥐처럼 생긴 포유류인 것으로 확인되었죠.

인간과 코끼리의 공통조상은 약 1억 500만년 전의 포유류입니다.

이와 같이 유인원 사이의 공통조상은 약 7500만년 전에 존재했지만, 포유류 사이의 공통조상은 약 1억년 전에 존재했습니다. 즉 유연관계가 멀수록 공통조상은 더 먼 과거에 존재한다는 것을 알 수 있습니다.

(이런 점에서 볼 때 인간은 개보다는 쥐와 더 가까운 친척입니다. ㅡㅡ)

인간과 참새의 경우, 인간과 거북의 경우는 어떨까요? 이들의 공통조상은 약 3억 2500만년 전의 파충류입니다.

다만 참새와 거북의 공통조상은 약 2억 7500만년 전에 존재했습니다.

따라서 포유류-조류나 포유류-파충류보다는 조류-파충류가 더 가깝다는 - 포유류가 갈라져 나온 후에 파충류와 조류가 갈라졌다는 것이죠.

마찬가지로 인간과 연어(salmon)의 공통조상은 약 4억 3천만년 전의 물고기입니다.

역시 조류나 파충류보다 유연관계가 멀기에 공통조상도 더 먼 과거에 존재합니다.

척추동물이 아닌 무척추동물과의 공통조상, 더 나아가 소나무같은 식물과 인간의 공통조상 역시 존재할까요?

사람과 불가사리의 공통조상은 약 6억년전, 사람과 파리(fly)의 공통조상은 약 6억 3천만년 전의 생물입니다.

역시 이들은 척추동물과 무척추동물이라는 차이가 있기에 공통조상은 훨씬 더 과거에 존재합니다.

동물과 식물의 차이가 있는 인간과 소나무의 공통조상은 훨씬 더 과거로 거슬러올라가 약 16억년 전의 생물이죠.

이런 식으로 지구상의 모든 생물들은 모두 공통의 조상을 가지고 있으며, 유연관계가 가까울수록 그 공통조상은 가까운 과거에, 유연관계가 멀수록 먼 과거에 존재합니다.

마지막으로 현존 생물들 중 인간과 유연관계가 가장 먼(공통조상이 가장 먼 과거에 존재했던) 생물은 박테리아입니다. 자그마치 30억년 전 존재했던 단세포생물이더군요.

참고로 이 기사는 Tree of Life Explorer를 참고해서 만들어졌습니다.

과학적 논리 - 추론?

1, 3, 5, 7, ? 여기서 ?에 들어갈 숫자는 무엇일까요?

이 문제의 정답은 무엇일까요?

여기서 사람들은 패턴을 찾습니다. 1, 3, 5, 7까지 2씩 증가하는 것을 보니 다음은 9겠다는 것을 쉽게 찾아낼 수 있는 것이죠.

과학적 논리라는 것이 이렇습니다. 과거 수많은 증거들의 패턴을 분석한 후에 그 패턴에 따라서 다음을 예측(추론)하는 것입니다.

과학도 믿음이라 주장하는 사람들은 내일도 해가 뜰 거야라는 믿음을 가지고 있지 않느냐는 주장을 하곤 합니다만, 엄밀히 말해 이것은 믿음이 아닙니다. 과거의 경험을 토대로 한 추론推論inference이라고 할 수 있습니다.

그런데

1, 3, 5, 7, 217341 입니다

란 답이 나왔습니다. 어떻게 해야 할까요?

만약 과학이 믿음에 불과하다면 이런 일이 발생할 겁니다.

이 문제의 답이 217341이 나올 리가 없다. 이 답을 공개하면 파문이다. 저 수열은 2x-1이 맞으며 다섯번째 항은 누가 뭐래도 9이다.

하지만 저 경우에 실제로 과학에서 하는 일은, 왜 다섯번째 항에 217341이 나왔는가를 연구하는 것입니다. 그래서 이런 결론을 냅니다.

연구해본 결과 이 수열은 2x-1이 아니라 (18111/2)x^4-90555x^3+(633885/2)x^2-452773x+217331이다.

즉 과학은 현재 관측된 것에 대한 패턴을 설명(모든 물체는 뉴턴역학을 따른다)하는 것이며, 패턴에 맞지 않는 현상(수성의 근일점 이동)이 발견된다면 그 현상까지 포함할 수 있는 새로운 패턴(상대성이론)을 찾는 것입니다.

만약 어느날 해가 뜨지 않았다면 과학은 왜 해가 뜨지 않았는지를 연구하고 해가 뜨지 않는 현상까지 포함한 이론을 만들 것입니다. 만약 어느날 해가 서쪽에서 뜬다면 과학은 해가 뜨지 않는 현상과 서쪽에서 뜨는 현상까지 포함하는 이론을 만들게 될 것입니다.

물론 그렇게 된다면 지금까지 알고 있었던 해는 동쪽에서 뜬다는 추론(이론)은 쓸모없어지겠죠. 실제로 해가 서쪽에서 뜨는 현상이 발견된다면 말입니다.

참고로 실제

이 답을 공개하면 파문이다.

가 일어났던 때가 있었죠. 고대 그리스 피타고라스 학파에서는 모든 수는 유리수(정수의 비로 나타낼 수 있다)라는 믿음을 가지고 있었습니다.

그러나 어느 제자가 정수의 비로 나타낼 수 없는 수(정사각형의 대각선)를 발견하자 이 발견을 숨기고 해당 제자를 죽인 일이 있습니다.

물론 그런 노력도 무색하게 결과적으로 무리수는 수학의 한 체계로 등장하게 되었습니다.