종 분화

말은 염색체가 64개, 당나귀는 62개라서 그 사이에서 난 노새는 63개를 받습니다. 이 짝이 맞지 않는 염색체 때문에 노새는 거의 새끼를 낳지 못합니다.

무엇을 한 종이라고 할까요? 유성 생식을 하는 동물과 식물에 대해서 생물학자들은 대개 생물학적 정의를 씁니다. 이 정의에 따르면 종(species)은 자연에서 실제로 또는 잠재적으로 서로 교배하고, 생식 능력이 있으면서 살아남을 수 있는 자손을 낳는 개체들의 무리입니다. 겉모습만 보면 어느 쪽으로든 헷갈리기 쉽습니다. 푸들과 코커스패니얼은 생김새가 전혀 닮지 않았습니다. 그래도 품종이 다른 개끼리 짝을 지어 강아지를 낳을 수 있고, 그 강아지가 자라서 다시 번식할 수 있으므로 개는 모두 한 종입니다. 반대로 흰머리수리와 아프리카물수리는 아주 비슷해 보이지만 서로 다른 두 종입니다. 실험실에서 둘 사이의 잡종 새끼를 만든다 해도, 그 새끼는 아마 생식 능력이 없을 것입니다.

노새는 이것을 보여 주는 대표적인 예입니다. 노새는 암말과 수탕나귀 사이에서 태어난 자손입니다. 노새는 말에게서 염색체 32개를, 당나귀에게서 31개를 물려받아 모두 63개를 가집니다. 난자나 정자를 만들려면 염색체들이 서로 맞는 것끼리 짝을 지어 줄을 서야 합니다. 그런데 말과 당나귀의 염색체는 서로 잘 맞지 않고, 하나는 짝이 아예 없습니다. 그래서 생식 세포가 대개 불완전하게 만들어지고, 노새는 생식 능력이 없습니다. 드물게 새끼를 낳은 암노새가 기록된 적은 있지만, 말과 당나귀는 여전히 서로 다른 두 종입니다.

지리적으로 갈라질 때

한 종이 두 종이 되려면 먼저 개체군 사이에 유전자가 더는 오가지 않게 되어야 하고, 그다음 서로 교배할 수 없을 만큼 점점 달라져야 합니다. 이렇게 되는 가장 흔한 길은 이소적 종 분화(allopatric speciation)입니다. 「다른 고향」이라는 뜻의 그리스어 뿌리에서 온 말입니다. 예를 들어 강줄기가 바뀌거나, 골짜기가 새로 생기거나, 동물 몇 마리가 바다를 건너 섬에 닿은 뒤 다시 돌아가지 못하는 경우가 그렇습니다. 한번 갈라지고 나면 개체군마다 자기만의 돌연변이가 생기고, 자기만의 우연한 사건을 겪습니다. 또 서로 다른 기후와 먹이, 포식자 아래에서 저마다 다른 선택을 받습니다. OpenStax는 미국 서부에 사는 북부점박이올빼미와 멕시코점박이올빼미를 이런 방식으로 갈라진 개체군의 예로 듭니다. 장벽이 얼마나 커야 하는지는 어떤 동물이냐에 따라 다릅니다. 생쥐 한 마리를 막아서는 골짜기도 날아다니는 곤충에게는 아무 장벽이 되지 않습니다.

하나에서 여러 종으로

한 종이 비어 있는 여러 생태적 자리로 퍼져 나가면, 그 종은 거듭거듭 갈라질 수 있습니다. 이것을 적응 방산(adaptive radiation)이라고 합니다. 섬들이 줄지어 있는 군도는 적응 방산이 일어나기에 알맞습니다. 섬과 섬 사이의 바다가 개체군들을 서로 떼어 놓기 때문입니다. 하와이꿀먹이새는 처음 들어온 한 종에서 나왔고, 지금은 두툼하고 튼튼한 부리로 씨앗을 먹는 종, 긴 부리로 꿀을 빠는 종, 뾰족한 부리로 곤충을 잡는 종이 있습니다. 갈라파고스 제도의 다윈핀치도 적응 방산의 또 다른 예입니다. 대프니메이저섬에서 과학자들은 산타크루스섬에서 날아온 수컷 핀치 한 마리와 그 후손을 31년 동안 여섯 세대에 걸쳐 지켜보았습니다. 그러자 2세대부터 이 가족은 섬에 사는 다른 핀치들과 별개의 종처럼 행동했습니다.

같은 곳에서 갈라질 때

동소적 종 분화(sympatric speciation)는 물리적인 장벽이 전혀 없는 상태에서 일어납니다. 식물에서는 배수성(polyploidy)에서 시작되는 경우가 많습니다. 배수성이란 세포 분열 과정의 오류 때문에 한 개체가 염색체 세트를 통째로 더 갖게 되는 것을 말합니다. 2n = 6인 식물이 실수로 2배체 생식 세포를 만들면 4n = 12인 4배체 자손이 나올 수 있습니다. 이들은 서로는 교배할 수 있지만 원래 종과는 교배할 수 없으므로, 한두 세대 만에 새 종이 생길 수 있습니다. 재배하는 밀, 목화, 담배의 일부 종류는 종 사이의 교잡과 염색체 배가로 생긴 이질배수체(allopolyploid)입니다. 동물에서도 한 장소 안에서 먹이를 달리하거나 서로 다른 구역에 나뉘어 살면 무리가 갈라질 수 있습니다. 니카라과의 아포예케 호수는 생긴 지 약 1,800년 된 화구호인데, 시클리드 물고기는 약 100년 전에야 들어왔습니다. 그런데도 몸 모양과 먹이가 다른 두 형태가 벌써 살고 있으며, 두 종으로 갈라지는 초기 단계일 수 있습니다.

종을 떼어 놓는 장벽

생물학자들은 이런 장벽을 두 무리로 나눕니다. 기준은 접합자, 다시 말해 수정란이 생기기 전인지 후인지입니다. 접합 전 장벽(prezygotic barrier)은 짝짓기나 수정 자체를 막습니다. 두 개구리 종이 한쪽은 1월부터 3월까지, 다른 쪽은 3월부터 5월까지처럼 서로 다른 때 번식할 수 있습니다. 두 귀뚜라미 종이 서로 다른 흙을 좋아할 수도 있습니다. 한 종의 반딧불이는 다른 종의 불빛 신호에 답하지 않습니다. 몸의 구조가 맞지 않기도 하고, 어떤 꽃은 한 종류의 꽃가루 매개자에게만 맞습니다. 접합 후 장벽(postzygotic barrier)은 수정이 일어난 뒤에 작용합니다. 잡종 배아가 자라지 못하는 잡종 불생존, 노새처럼 잡종이 자라도 생식 능력이 없는 잡종 불임이 있습니다.