분류군의 특징과 계통수

사람과 침팬지는 DNA 염기 서열이 약 1.2%만 다르고, 사람과 오랑우탄은 약 3%가 다르다. 서열의 차이가 클수록 갈라진 지 오래되었다면, 여러 생물의 DNA를 비교하여 누가 누구와 더 가까운 친척인지 족보처럼 그려 볼 수 있지 않을까? 그 그림은 어떻게 읽어야 할까?

비교할 두 종

3.5.1계통수 읽기

생물이 공통 조상에서 갈라져 온 과정을 나뭇가지 모양으로 나타낸 것을 계통수라 한다. 가지 끝은 오늘날의 종이고, 가지가 갈라지는 점은 두 계통의 공통 조상이다. 뿌리에서 가까운 갈림점일수록 오래전에 갈라진 것이다. 모든 생물은 거슬러 올라가면 하나의 공통 조상에서 갈라져 나왔다고 본다.

그림 1에서 두 종을 바꾸어 고르면 두 종이 만나는 갈림점이 표시된다. 사람과 침팬지는 가장 최근의 갈림점에서 만나고, 사람과 긴팔원숭이는 뿌리 가까이에서야 만난다. 계통수에서 옆에 붙어 그려졌다는 것만으로 가깝다고 판단하면 안 된다. 또 오늘날의 침팬지가 사람의 조상인 것은 아니다. 사람과 침팬지는 약 600만 년 전의 공통 조상에서 갈라져 각자 진화해 온 사촌 관계이다.

3.5.2형질과 서열로 계통수 그리기

계통수는 생물들이 가진 형질을 비교하여 그린다. 척추, 턱, 네 다리, 양막이 있는 알처럼 진화 과정에서 새로 생겨난 형질을 공유하는 생물끼리 묶으면 갈림점의 순서를 알 수 있다. 최근에는 DNA나 단백질의 서열을 비교하여, 차이가 적은 것끼리 먼저 묶는 방법을 많이 쓴다. 돌연변이는 시간에 따라 대체로 꾸준히 쌓이므로, 서열 차이는 갈라진 뒤 흐른 시간을 어림하는 시계 구실을 한다.¹

3.5.3예제 풀이

차이가 가장 작은 A와 B를 먼저 하나로 묶는다. 다음으로 (A, B) 무리와 C의 차이는 8, (A, B)와 D는 12이므로 C를 다음에 묶는다.

D는 나머지 모두와 12로 차이가 가장 크므로 가장 먼저 갈라진 계통이다. 따라서 계통수는 D가 맨 먼저 갈라지고, 그다음 C가, 마지막으로 A와 B가 갈라진 모양이 되며, 괄호로 쓰면 (((A, B), C), D)이다. 차이가 일정한 속도로 쌓인다면 A와 B는 C보다 약 4배 늦게 갈라졌다고 어림할 수 있다.

분류 단계와 계통수는 같은 정보를 서로 다른 방식으로 보여 준다. 같은 과에 속한 생물들은 계통수에서 비교적 최근의 갈림점으로 묶이고, 같은 문에 속한 생물들은 더 뿌리 쪽의 갈림점으로 묶인다. 아래 탐구 카드에서 분류 열쇠로 생물의 문을 찾고, 계통수를 읽고 그려 보며, 서열 차이로 계통수를 만들어 보자.

1. 이를 분자 시계라 한다. 화석으로 갈라진 시기를 아는 두 종의 서열 차이로 시계의 속도를 맞춘 뒤, 다른 종들이 갈라진 시기를 어림한다. 유전자마다 돌연변이가 쌓이는 속도가 달라 보정이 필요하다.