나뭇잎 교과서

생물의 분류 체계

지구에는 이름이 붙은 생물만 해도 수백만 종이 있습니다. 이들을 어떤 기준으로 묶어야 서로의 관계가 드러날까요? 분류 단계를 따라 두 생물을 비교해 보고, 분류의 가장 아래 단위인 ‘종’을 어떻게 가르는지 따져 봅니다.

본문

생물의 분류 체계

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고래는 바다에 살고 지느러미 모양의 팔다리로 헤엄친다. 겉모습만 보면 고등어와 같은 무리에 넣고 싶다. 그런데 생물학자들은 고래를 고등어가 아니라 사람, 개와 같은 포유류로 분류한다. 생물을 무리 짓는 기준은 무엇일까?

그림 1. 계에서 종으로 내려갈수록 대왕고래와 같은 무리에 남는 생물이 줄어든다. 고래는 강 단계에서 이미 고등어와 갈라지고, 사람, 개와는 포유강까지 함께 묶인다.
먼저 알아야 할 것자연 선택과 진화(진화의 원리), 감수 분열과 생식(세포 분열).

3.4.1분류의 기준과 분류 단계

생물을 사는 곳이나 쓰임새로 나누면 사람마다 기준이 달라진다. 생물학에서는 생물이 진화해 온 역사, 곧 얼마나 가까운 공통 조상을 가졌는지에 따라 분류한다. 이를 계통 분류라 한다. 고래는 허파로 숨 쉬고, 새끼를 낳아 젖을 먹이며, 앞지느러미 속에 사람의 팔과 같은 뼈 구조가 있다. 이런 특징은 고래가 육상 포유류의 조상에서 갈라져 바다로 돌아갔다는 증거이다.

정리 3.4.1 분류 단계

종 < 속 < 과 < 목 < 강 < 문 < 계 < 역. 위 단계일수록 더 많은 생물을 포함하며, 아래 단계일수록 공통점이 많고 가까운 관계이다.

그림 1의 슬라이더로 단계를 내려가 보자. 대왕고래, 사람, 개, 고등어는 모두 동물계 척삭동물문에 속하지만, 강 단계에서 고등어가 떨어져 나간다. 지느러미와 유선형 몸은 물속 생활에 적응하며 따로 생긴 비슷한 모양일 뿐, 가까운 관계를 뜻하지 않는다.1

3.4.2종과 학명

분류의 기본 단위는 종이다. 종은 자연 상태에서 서로 짝짓기하여 생식 능력이 있는 자손을 낳을 수 있는 무리이다. 말과 당나귀는 짝짓기하여 노새를 낳지만 노새는 자손을 낳지 못하므로, 말과 당나귀는 다른 종이다. 반대로 겉모습이 아주 달라도 짝짓기하여 생식 능력이 있는 자손을 낳으면 같은 종이다. 치와와와 진돗개는 크기와 생김새가 크게 다르지만 모두 같은 종인 개이다.

생물의 이름은 나라마다 다르므로, 과학에서는 린네가 만든 이명법으로 세계 공통의 학명을 붙인다. 학명은 속명과 종소명을 라틴어로 이어 쓰고 기울여 적는다. 사람은 Homo sapiens, 대왕고래는 Balaenoptera musculus이다. 같은 속의 종들은 앞의 속명이 같다. 사자는 Panthera leo, 호랑이는 Panthera tigris로 같은 표범속이다.

세균역 고세균역 진핵생물역 원핵생물 (핵막 없음)원생생물, 식물, 균, 동물
그림 2. 생물은 가장 큰 단계에서 세균역, 고세균역, 진핵생물역의 3역으로 나뉜다.

3.4.3예제 풀이

예제 3.4.2

다음 네 생물의 분류 단계를 보고 대왕고래와 가장 가까운 생물을 고르고, 그렇게 판단한 까닭을 설명하여라. 사람(포유강 영장목), 개(포유강 식육목), 하마(포유강 우제목), 고등어(조기강 고등어목). 대왕고래는 포유강 우제목에 넣는 분류를 따른다.

고등어는 강 단계부터 다르므로 가장 멀다. 사람과 개는 포유강까지 같고 목에서 갈라진다.

하마는 목 단계까지 대왕고래와 같으므로 넷 가운데 가장 가깝다. 실제로 DNA 비교에서 고래의 가장 가까운 현존 친척은 하마로 밝혀졌고, 그래서 최근에는 고래를 하마, 소와 함께 우제목(또는 고래우제목)에 넣는다. 공통으로 속한 가장 낮은 단계가 낮을수록 더 가까운 관계이다.

분류 체계는 고정된 것이 아니어서, 새로운 증거가 나오면 바뀐다. 고래가 우제목으로 옮겨 간 것처럼, DNA 분석이 발달하면서 겉모습으로 정했던 분류가 여러 곳에서 고쳐지고 있다. 아래 탐구 카드에서 분류 단계와 종의 정의, 3역 체계를 직접 다루어 보자.

  1. 서로 다른 계통의 생물이 비슷한 환경에 적응하여 비슷한 모양을 갖게 되는 것을 수렴 진화라 한다. 상어(어류), 돌고래(포유류), 멸종한 어룡(파충류)이 모두 유선형 몸을 가진 것이 대표적이다.
마무리

생물은 진화적 유연관계에 따라 종, 속, 과, 목, 강, 문, 계, 역의 단계로 분류하며, 종은 생식 능력이 있는 자손을 낳을 수 있는 무리이다. 그래서 처음 질문의 고래는 물속 생활에 적응해 물고기와 겉모습이 비슷해졌을 뿐, 허파 호흡과 젖먹이기처럼 포유류의 특징을 공유하므로 사람, 개와 같은 포유강에 속한다.

탐구 1

고래는 왜 물고기가 아닐까?

분류 단계 · 학명 · 3역
함께 속한 가장 낮은 단계
—
같은 단계 수
—
갈라지는 곳
—

벼와 대장균은 중간 단계를 생략했다. 고래목은 최근 분류에서 소, 하마 무리와 합쳐 ‘경우제목(고래소목)’으로 묶기도 한다.

  1. 질문대왕고래는 상어처럼 몸이 유선형이고 바다에 산다. 그런데 왜 고래는 물고기가 아니라 사람과 같은 포유류로 분류할까?
  2. 복원생물은 종 < 속 < 과 < 목 < 강 < 문 < 계 < 역의 단계로 묶는다. 위로 갈수록 더 많은 생물을 포함하고, 아래 단계를 많이 공유할수록 가까운 사이이다.
  3. 설명고래는 폐로 숨 쉬고, 새끼를 낳아 젖을 먹이며, 체온이 일정한데, 모두 포유강의 특징이다. 반면 상어는 아가미로 숨 쉬고 뼈대가 연골인 연골어강이다. 그래서 고래와 상어는 척삭동물문까지만 같고, 고래와 사람은 포유강까지 같다.
  4. 연결학명은 속명과 종소명을 나란히 쓰는 이명법으로 붙인다. 가령 호랑이(Panthera tigris)와 사자(Panthera leo)는 속명이 같으니 같은 속이다. 그리고 가장 위 단계인 역은 세균역, 고세균역, 진핵생물역의 셋으로 나눈다.
  5. 적용‘고래 · 상어’와 ‘고래 · 사람’을 번갈아 눌러 같은 단계가 몇 개인지 세어 보자. ‘벼 · 대장균’은 어디서부터 갈라지는지도 확인해 보자.
  6. 판단고래와 상어가 닮은 것은 물속 생활에 맞는 몸이 서로 따로 생겼기 때문이다. 그래서 분류는 겉모양 한 가지가 아니라, 공통 조상에게서 물려받은 여러 형질과 DNA를 함께 본다. 또 분류 단계는 사람이 정한 틀이라 새 증거가 나오면 바뀌는데, 고래목을 소, 하마 무리와 합친 것이 그런 예이다.

확인조건이 달라지면

박쥐는 새처럼 날개가 있어 하늘을 난다. 박쥐는 어느 분류군에 속할까?

탐구 2

‘종’은 어떻게 정할까?

생물학적 종 · 생식적 격리
생김새
—
관문
—
판정
—

  1. 질문치와와와 그레이트데인은 크기부터 전혀 다른데 같은 종이다. 반면 말과 당나귀는 꽤 닮았는데 다른 종이다. 무엇을 기준으로 나눈 걸까?
  2. 복원종은 분류 단계의 가장 아래 단위이다. 앞 카드에서 호랑이와 사자는 속까지 같고 종에서 갈렸다.
  3. 설명흔히 쓰는 기준은 생물학적 종으로, 자연 상태에서 서로 짝짓기를 하여 번식 능력이 있는 자손을 낳을 수 있는 무리를 한 종으로 본다. 그래서 두 무리 사이에 이 흐름이 막혀 있으면 생식적 격리가 있다고 하고, 다른 종으로 본다.
  4. 연결노새는 말에게서 염색체 32개, 당나귀에게서 31개를 받아 63개이다. 감수 분열 때 상동 염색체끼리 짝을 지어야 하는데, 수와 구조가 맞지 않아 생식세포를 거의 만들지 못한다. 감수 분열이 종의 경계와 이어지는 지점이 바로 여기이다.
  5. 적용사례마다 생김새만 보고 먼저 같은 종인지 예상한 뒤 ‘다음 관문 확인’을 눌러 보자. 생김새로 한 예상이 빗나가는 사례가 어느 것인지도 찾아보자.
  6. 판단생물학적 종 개념은 짝짓기로 번식하는 생물에만 쓸 수 있다. 그래서 무성 생식을 하는 세균이나 화석으로만 남은 생물은 생김새와 DNA를 비교해 종을 나눈다. 또 사자와 호랑이의 잡종 암컷처럼 경계가 흐린 경우도 있어서, 종은 자연이 그어 둔 선이라기보다 연속된 변화를 나누는 기준이다.

확인조건이 달라지면

같은 숲에 사는 새 무리 A와 B는 번식하는 계절이 달라 서로 짝짓지 않는다. 그런데 사육장에서 억지로 짝지어 주었더니 번식 능력이 있는 새끼가 태어났다. 생물학적 종 개념으로 보면?

탐구 3

처음 보는 생물을 3역 6계 중 어디에 넣을까?

3역 6계 · 분류 기준 · 질문으로 좁히기
생물
역
계
분류한 생물
0 / 10
이 생물에 던진 질문
0 / 5
첫 판정에 맞힘
0

계 (역)핵막세포벽몸 · 영양분류한 생물
진정세균계 (세균)없음펩티도글리칸단세포 · 다양—
고세균계 (고세균)없음펩티도글리칸 없음단세포 · 다양—
원생생물계 (진핵)있음없음 또는 셀룰로스 등주로 단세포 · 다양—
식물계 (진핵)있음셀룰로스다세포, 배 형성 · 광합성—
균계 (진핵)있음키틴 포함균사·효모 · 흡수—
동물계 (진핵)있음없음다세포 · 섭취—

생물을 고르고, 질문 버튼을 눌러 특징을 하나씩 확인한 뒤 역과 계를 골라 보자. 질문을 적게 쓰고 맞힐수록 분류 기준을 잘 이해한 것이다. 계통 그림은 리보솜 RNA 서열로 그린 관계를 단순화한 모식이다.

  1. 질문현미경으로 처음 보는 생물을 찾았다. 크기나 생김새만으로 '식물 같다', '동물 같다'고 정해도 될까? 어떤 특징을 차례로 확인하면 정확히 분류할 수 있을까?
  2. 복원원핵세포에는 핵막이 없고 DNA가 세포질에 있다. 진핵세포에는 핵막으로 둘러싸인 핵과 미토콘드리아 같은 막으로 된 세포 소기관이 있다. 그리고 세포벽은 식물은 셀룰로스, 균류는 키틴, 세균은 펩티도글리칸이 주성분이고 동물 세포에는 없다.
  3. 설명우즈(C. Woese)는 모든 생물이 가진 리보솜 RNA의 염기 서열을 비교해, 겉보기에 비슷한 원핵생물이 서로 매우 다른 두 무리(세균, 고세균)로 나뉜다는 것을 밝혔다. 그래서 생물을 세균역, 고세균역, 진핵생물역의 3역으로 나눈다. 그 아래에서는 핵막, 세포벽, 세포 수와 몸의 분화, 영양 방식을 기준으로 진정세균계, 고세균계, 원생생물계, 식물계, 균계, 동물계의 6계로 나눈다.
  4. 연결고세균은 핵막이 없어 세균과 겉모습이 비슷하지만, 리보솜 RNA 서열과 유전자 발현 방식은 진핵생물과 더 가깝다. 그래서 계통 그림에서 고세균역은 진핵생물역과 더 가까운 가지에 놓인다. 메테인 생성균처럼 극한 환경에 사는 것이 많지만, 흙과 바다에도 널리 산다.
  5. 적용대장균과 메테인 생성균을 차례로 분류하며 두 생물을 구별하는 데 꼭 필요한 질문이 무엇인지 찾아보자. 그다음 해캄과 이끼를 분류해 보자. 둘 다 광합성을 하고 셀룰로스 세포벽이 있는데, 어떤 질문이 둘을 갈라 주는지도 생각해 보자.
  6. 판단원생생물계는 '핵막이 있지만 식물, 균, 동물이 아닌 것'을 모은 무리이다. 그런데 계통으로 보면 해캄 같은 녹조류는 식물에 가깝고, 아메바 무리는 동물이나 균류와 가깝다. 그래서 오늘날에는 원생생물계를 하나의 공통 조상에서 나온 무리가 아닌 다계통군으로 보고, 여러 무리로 나누자는 의견이 많다. '광합성을 하면 식물', '움직이면 동물'처럼 한 가지 특징으로 분류하면 틀리기 쉽다.

확인조건이 달라지면

온천에서 새 미생물을 찾았다. 핵막이 없고 세포벽에 펩티도글리칸이 없으며, 리보솜 RNA 서열이 메테인 생성균과 비슷하다. 이 생물은 어디에 속할까?

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