진화론 이야기 - 색각의 진화

다윈 이후 많은 생물학자들은 조류의 화려한 깃털에 주목했습니다. 여러모로 깃털의 색깔에 대해 연구를 해 왔습니다.
하지만 최근까지 그들의 연구는 제대로된 연구가 아니었습니다. 사람들이 보는 시야와 새들이 보는 시야는 전혀 다르기 때문이죠.

푸른 박새를 연구한 과학자들은 이런 말을 했습니다.

푸른 박새는 사실은 자외선박새다.

왜냐하면 푸른 박새를 자외선광 밑에서 보면 이런 모습이거든요.

푸른 색깔이었던 정수리가 푸른색 파장 뿐 아니라 자외선도 강하게 반사하고 있기 때문입니다. 그리고 박새뿐 아니라 많은 조류들은 자외선을 이용하고 있습니다. 눈으로 보기에는 단색으로 보이는 부분도 자외선카메라로 찍으면 무늬가 보이는 경우가 많습니다.
즉, 자외선 시각을 가지고 있는 조류들은, 사람은 그냥 밋밋한 단색으로 보이는 새들도 울긋불긋 화려한 무늬를 가진 모습으로 볼 수 있다는 것이죠.

출처

옵신 구조[동아사이언스]

척추동물의 망막에는 옵신(opsin)이라는 광감지단백질이 존재합니다. 옵신 안에 들어있는 레티날(retinal)이 빛을 흡수하며, 레티날 주변의 아미노산 종류에 따라 흡수하는 파장이 달라집니다(즉 감지할 수 있는 색깔이 달라집니다)

조류의 경우에는 4가지 옵신을 만들 수 있기에 4가지 색을 구분합니다. 반면 사람은 3가지 색만을 구분할 수 있습니다.

사람이 감지할 수 있는 3가지 색각은 각각 SWS(short wave sensitive), MWS(medium wave sensitive), LWS(long wave sensitive)라고 합니다. 여기에 조류는  UVS(ultraviolet sensitive)까지 가지고 있죠.
반면 개나 고양이 같은 다른 포유류들은 2가지 색각 - SWS와 MWS만을 가지고 있습니다.

왜 이런 차이가 생겨난 것일까요?

과학자들은 이 차이가 공룡시대에 일어났다고 설명합니다. 조류의 선조인 공룡이 낮시간에 활보하는 동안, 공룡에 밀린 포유류들은 밤시간대로 진출합니다. 풍부한 빛 속에서 조류(공룡류)들은 빛을 보는 파장을 진화시키는 한편, 포유류들은 있던 시각유전자마저 잃어버리고 단 두가지 파장만 감지할 수 있게 된 것입니다. 마치 피 없는 물고기에서처럼, 빛이 없는 환경에서는 망가진 색각유전자를 도태시키는 자연선택이 일어날 수 없는 것입니다.

그런데 사람을 비롯한 구대륙(아시아-유럽-아프리카)에 서식하는 영장류들은 다른 포유류들과는 달리 3가지 색을 볼 수 있습니다. 다른 포유류들과는 달리 붉은색 파장을 보는 LWS도 가지고 있는 것입니다. 그들의 주된 먹이인 잘 익은 열매, 또는 부드러운 새순을 찾기 위해서는 붉은색 색각이 필수적이기 때문이죠.

과연 이 영장류들은 조상의 2색 시각에서 3색 시각으로 어떻게 정보를 늘렸을까요?

인간의 경우 SWS는 7번 유전자(물론 다른 포유류에서는 다른 유전자)에 존재합니다. 반면 LWS와 MWS는 성염색체인 X염색체에, 그것도 바로 옆에 인접해서 붙어 있습니다.

다른 포유류들의 경우에는 X염색체에 MWS 하나만 존재합니다. 이 염색체가 복제중 중복에 의해 색각유전자가 2개로 늘어나고, 그중 하나가 돌연변이에 의해 붉은색 파장을 감지하는 LWS로 바뀐 것이죠

창조론자들은 유전정보가 증가하는 경우는 없다고 하지만, 이와 같이 유전정보가 증가하는 것은 충분히 가능합니다. 물론 창조론자들의 입장에서는 받아들이지 않죠. '이것은 유전정보의 증가가 아니다'라고 계속 주장할 겁니다.
그들 입장에서는 대진화는 '아직 관찰되지 않은 진화'이며 정보증가는 '아직 관찰되지 않은 형질이 생기는 것'일 뿐이니까요. 그러므로 어떤 진화가 관찰되어도 그것은 '소진화'(이미 관찰되었으니)이며 어떤 정보의 증가가 관찰되어도 정보의 증가가 아닌(역시 이미 관찰되었으므로)것입니다.

출처 : 한치의 의심도 없는 진화 이야기

창조론 이야기 - 중간화석은 얼마나 많은가

이런 것을 생각해 봅시다.
고대에 ㉠이란 생물이 있었습니다. 이 생물이 ㉡으로 진화했습니다. 이어 ㉢과 ㉣을 거쳐 ㉤으로, 그리고 또 ㉥을 거쳐 ㉦으로 진화했습니다^*.

- 시간이 지나 ㉢과 ㉦의 화석이 발견되었습니다.
과학자들은 ㉢이 ㉦으로 진화했다는 이론을 발표합니다.
창조론자들은 성경과 어긋나는 이 이론을 부정합니다. 그리고 과학자들에게 요구합니다.
[㉢이 ㉦으로 진화했다면 그 중간화석은 어디있느냐?]
계속된 탐사에 의해 ㉣과 ㉤, ㉥을 발견합니다. 그리고 이들을 중간화석으로 발표합니다.
(물론 이때 창조론자들은 다시 ㉢과 ㉣, ㉣과 ㉤, ㉤과 ㉥, ㉥과 ㉦ 사이의 중간화석을 요구하겠지만 여기서 하려는 이야기는 아닙니다.)
이때 ㉢과 ㉦은 그냥 화석이고 ㉣과 ㉤, ㉥은 중간화석일까요?

- 만약 최초에 발견된 것이 ㉠과 ㉣이었다면 어떻게 될까요?
과학자들은 ㉠이 ㉣로 진화했다는 이론을 발표합니다.
창조론자들은 성경과 어긋나는 이 이론을 부정합니다. 그리고 과학자들에게 요구합니다.
[㉠이 ㉣로 진화했다면 그 중간화석은 어디있느냐?]
계속된 탐사에 의해 ㉡과 ㉢을 발견합니다. 그리고 이들을 중간화석으로 발표합니다.

(물론 이때 창조론자들은 다시 ㉠과 ㉡, ㉡과 ㉢, ㉢과 ㉣ 사이의 중간화석을 요구하겠지만 여기서 하려는 이야기는 아닙니다.)

이렇게 되면 ㉠과 ㉣이 그냥 화석이고 ㉡과 ㉢이 중간화석이 되었네요.

창조론자들은 흔히 '화석'과 '중간화석'을 나누려고 합니다. '화석'은 완벽한 생물이고 '중간화석'은 뭔가 불완전한 생물이란 식으로 말이죠. 그래서 그들은 '그들 망상속의 중간화석'을 찾고 있습니다. 어떤 중간화석이 발견되더라도 '이것은 완벽한 생물이므로 그냥 화석이지 중간화석이 아니다'라고 헛소리를 하면서 말이죠.

하지만 위에서 말하고 있는 것처럼, 화석과 중간화석은 구분되지 않습니다. 모든 화석이 일반화석인 동시에 중간화석입니다. ㉢은 그 자체로 화석인 동시에 ㉡과 ㉣ 사이의 중간화석입니다. ㉣ 역시 그 자체로 화석인 동시에 ㉢과 ㉤의 중간화석이죠.

화석뿐 아닙니다. 현재 살아있는 생물들(인간 포함) 역시 과거에 살던 생물과 (뭐가 될지 모르지만) 앞으로 진화될 생물 사이의 중간생물(?)이라고 할 수 있습니다.

즉 창조론자들이 말하는 '중간화석은 얼마나 있는가'는 아무런 의미가 없는 물음이죠. '모든 화석이 중간화석'이니까 말입니다.


^* 실제로 진화는 저렇게 선형이 아니라 다음 링크처럼 가지형입니다.

진화론 이야기 - 진화는 선형이 아니다

여기서는 여러 가지들을 생략하고 하나의 계통만 보기로 들고 있습니다.

Emile Borel and 10^-50

창조론 이야기 - Émile Borel과 무한의 원숭이 정리에서도 한번 언급했었지만, 확률에 대해 잘못 알고 있는 창조론자들이 많습니다. 흔한 보기로 에밀 보렐은 10^-50보다 작은 확률은 결코 일어날 수 없다고 했다 같은 말들을 하곤 합니다.

물론 윗 링크에서도 언급했지만, 에밀 보렐의 '무한의 원숭이 정리(infinite monkey theorem)'에 의하면 결코 일어나지 않을 확률은 오로지 0 뿐입니다.

얼마전에 영문위키 Borel's Law에서 창조론자들이 흔히 말하던 '10^-50의 확률'에 대한 것을 발견했네요. 역시나 창조론자들의 말과는 '전혀 다른' 내용이었습니다.

1/10⁵⁰의 가능성으로 일어나는 확률을 10^-50라고 합니다. 그래요. 정말 작죠. 예, 무시할 수도 있습니다. ─ 하지만 0은 아니죠. 여러분들은 그런 사건을 매일밤 관측할 수 있습니다. 260만광년 떨어진 안드로메다 은하에서 방출된 광자(photon)가 여러분들의 눈에 닿을 가능성은 단지 8.1×10^-51일 뿐입니다. 그럼에도 불구하고 그 은하는 밤하늘에서 명확하게 보입니다. 만약 10면체 주사위를 51번 굴렸을때, 그 순서대로 숫자가 나올 가능성 역시 10^-51입니다. 일반적으로 생각하는 "보렐의 법칙"에 의하면 이런 관찰은 불가능합니다.


참고 : 안드로메다 은하가 보일 확률?