진화론 이야기 - Baldwin Effect

다윈이 처음 진화론을 발표했을때 그 진화의 과정을 설명하는 한가지 방법으로 라마르크의 용불용설(用不用說)이 나왔습니다. 개체가 획득한 형질이 그대로 유전된다는 학설이었죠. 이를테면 한평생 목수일을 해서 팔이 굵어진 사람은 역시 팔이 굵은 아이를 낳고, 이렇게 해서 진화가 일어난다는 설명이었습니다. 그러나 획득형질이 유전자에 영향을 줄 수 없으므로 잘못된 것임이 드러났죠.
하지만 현대 진화론 중에는 그와 비슷하게 보이는 현상이 있습니다. 볼드윈 효과라는 것입니다.

새들중 한 무리가 물가에서 살며 물고기를 잡아먹는 방법을 익혔습니다.
이 새들 사이에서 물갈퀴가 생기는 변이가 일어났습니다.
이러한 변이가 산새들에게서 일어났다면 그 개체는 나뭇가지에 앉을 수 없으므로 도태될 것입니다. 하지만 물새에게서 일어났기에 오히려 살아가는데 도움이 되고 그 유전자는 그 무리 전체에 퍼집니다.

겉으로 보기에는 라마르크의 용불용설과 비슷하게 보입니다. 물가에 살기 때문에 물갈퀴가 생겼다는 점에서 말이죠. 하지만 용불용설이 개체의 환경이 그에 맞는 변이를 유도한다는 것에 대해, 볼드윈 효과에 의하면 변이 자체는 랜덤하게 일어나지만 그 개체의 환경에 맞는 변이만이 살아남는다는 차이가 있습니다.

물론 볼드윈 효과를 실제 자연에서 관찰하기는 쉽지 않습니다. 하지만 진화생물학자들은 과거와는 달리 강력한 실험기구를 가지게 되었습니다. 바로 컴퓨터죠. 컴퓨터에서 유전자들의 행동을 시뮬레이션한다면 수천 수만세대에 걸친 진화상 및 각 세대마다 유전자가 어떻게 변했는지 모두 알 수 있습니다.

컴퓨터상에서 학습능력과 유전자를 가진 Agent와 그를 쫓는 Predator를 풀어놓습니다.
Agent는 Predator와의 몇번의 충돌 후 Predator를 피해다닙니다.
다음 세대 역시 유전자는 이어받지만 학습내용은 이어받지 못하기에 Predator가 나쁘다는 사실을 학습한 후에야 피할 수 있습니다.
이렇게 세대가 지난 후에는 Agent의 유전자 레벨에서 Predator에 대한 기피가 새겨지게 됩니다. 즉 Predator를 본능적으로 피하게 된다는 것이죠. 이렇게 되면 최초의 학습을 위한 접촉조차도 필요없어지기에 더욱 안전해집니다. 즉 학습에 의한 기피에서 본능에 의한 기피로 바뀐다는 것입니다.

그런데 이 실험중 재미있는 현상이 한가지 더 발견되었습니다. Predator에 대한 본능적인 기피를 가지게 된 Agent를 분석해본 결과 그는 Predator를 좋아하고 있다는 사실입니다. 그들은 Predator를 만나는 즉시 피해버리기에 Predator가 나쁘다는 것을 학습할 기회를 얻지 못하기 때문입니다.
이런 현상을 차폐효과(Shielding)이라 부릅니다.


뱀발 :
차폐효과와 관련해서 호랑이가 생각납니다. 호랑이는 말하자면 산에서의 최고 포식자(Predator)입니다. 그런데도 중국이나 우리나라에서는 호랑이를 산신령 또는 산군(山君)으로 생각하고 있습니다. 이것 역시 사람들(Agent)에게 적용된 차폐효과가 아닐까 하는 생각이 들더군요.

참고 : 인공생명(스티븐 레비)