자연 선택의 놀라움: 플로리다 야생 도마뱀의 진화적 교훈

도마뱀에 대한 장기간의 관찰은 자연 선택에 대한 기존 통념에 도전하며, 종이 일관된 모습을 유지하면서 진화할 수 있음을 보여줍니다. 많은 종은 오랜 기간 동안 거의 변화하지 않습니다. 생물학자들은 왜 이런 일이 일어나는지에 대해 종종 동일한 설명을 사용합니다. 자연 선택은 더 온화한 특성을 가진 개체를 선호합니다. 더 긴 사지와 같은 더 극단적인 특성을 가진 개체는 일반적으로 불리한 반면, 더 온건하거나 평균적인 개체는 생존하고 번식할 가능성이 더 높으며 공통 특성을 전달합니다.

새로운 연구는 도마뱀이 자연 서식지에서 어떻게 생존하는지 연구함으로써 진화적 지연에 대한 새로운 통찰력을 제공합니다. 일반적인 통념과는 달리, 이 연구는 자연 선택이 종의 평균 특성을 유지하는 경우가 드물다는 것을 발견했습니다. 대신, 생존을 선호하는 특성은 해마다 다르지만 전반적으로 종의 모습은 시간이 지나도 크게 변하지 않은 것으로 나타났습니다.

그러나 세인트 루이스에 있는 워싱턴 대학과 조지아 공과대학의 새로운 연구는 공존하는 종들 사이의 진화에 대한 보다 포괄적인 설명을 제공합니다. 야생에서 도마뱀의 장기 생존을 직접 측정함으로써 과학자들은 공존하는 종들이 각각 고유한 "적응 최고점"을 차지한다는 사실을 발견했습니다. 이는 전체 군집의 "적응 표면" 또는 풍경의 일부로 가장 잘 이해됩니다.

조지아 공과대학(Georgia Institute of Technology)의 제임스 스트라우드(James Stroud)가 주도한 이번 연구는 이번 주 국립과학원회보(Proceedings of the National Academy of Sciences)에 게재됐다.

도마뱀 발의 고해상도 사진을 찍어 접착식 서브디지털 패드의 크기를 측정합니다. 이미지 출처: Day'sEdgeProd

예술과학대학 생물학 교수인 조나단 로소스(Jonathan Losos)와 윌리엄 H는 "종이 환경에 적응하고 환경이 변하지 않으면 그 종이 적응할 것이라고 기대하지 않을 것"이라고 말했습니다. "그러나 과학자들이 자연 선택을 연구하러 갔을 때, 그들은 이러한 안정화 선택에 대한 증거를 거의 발견하지 못했습니다. 그래서 우리는 우리에게 매우 친숙한 유기체인 아놀리스 도마뱀의 자연 선택을 연구하기 시작했습니다. 무슨 일이 일어나고 있는지 이해하기 위해 수년에 걸쳐 선택을 측정합니다."

당시 워싱턴 대학교 로스소스 연구실의 박사후 연구원이었던 스트라우드는 마이애미 근처 페어차일드 열대 식물원의 호수 섬에 함께 살고 있는 서로 다른 네 종의 굴을 파는 도마뱀을 발견했습니다.

그는 섬에서 수천 마리의 도마뱀을 포획하여 개별적으로 태그를 지정하고 신체 비율을 측정했습니다. 그런 다음 Stroud는 2년 반 동안 6개월마다 섬의 모든 도마뱀을 다시 잡았습니다. 이는 그들이 2~3세대의 도마뱀을 생산하기에 충분한 시간입니다.

제임스 스트라우드(James Stroud)는 낚싯대에 부착된 작은 올가미를 사용하여 도마뱀을 잡습니다. 이미지 출처: Day'sEdgeProds

새로운 도마뱀은 분명히 섬의 아이들입니다. 도마뱀이 인구 조사 목록에서 사라지면 주변 호수가 포식성 물고기로 가득 차 있기 때문에 Stroud는 도마뱀이 죽었다고 확신할 수 있습니다. 연구자들은 어떤 도마뱀이 1년에서 다음 해까지 생존하는지 결정함으로써 생존율이 다리 길이와 같이 측정해 온 신체적 특성과 관련이 있는지 평가할 수 있습니다.

"이 연구의 특별한 점은 우리가 공존하는 4종의 자연 선택을 동시에 측정했다는 것입니다. 이는 극소수의 사람들만이 할 수 있었던 일입니다."라고 Losos는 말했습니다. "우연히도 우리 논문이 출판된 동시에 다른 연구 그룹에서 다윈의 유명한 갈라파고스 핀치새에 대한 유사한 연구를 발표했습니다."

플로리다 도마뱀의 경우, 로소스와 스트라우드는 안정된 형태의 자연선택, 즉 한 종 전체에 걸쳐 동일한 평균 특성을 유지하는 일이 극히 드물다는 사실을 발견했습니다. 사실, 자연 선택은 시간이 지나면서 극적으로 변합니다. 어떤 해에는 긴 다리를 가진 도마뱀이 더 잘 살아남고, 다른 해에는 짧은 다리를 가진 도마뱀이 더 잘 살아남습니다. 다른 경우에는 식별 가능한 패턴이 전혀 없습니다.

Stroud는 다음과 같이 말했습니다. "가장 흥미로운 결과는 자연 선택이 기간에 따라 매우 다양하다는 것입니다. 우리는 종종 선택 방향이 해마다 완전히 바뀌는 것을 봅니다. 그러나 장기적인 패턴으로 결합하면 이러한 모든 변화가 효과적으로 상쇄됩니다. 종은 기간 내내 매우 유사하게 유지됩니다."

과학자들은 진화가 공동체 수준에서 어떻게 작동하는지 아직 완전히 이해하지 못합니다. 이와 같은 장기적인 연구는 많은 노력과 시간이 필요하기 때문에 드물다.

Stroud는 "진화는 일어날 수 있고 실제로 일어날 수 있습니다. 이는 지속적인 과정이지만 이것이 반드시 장기적으로 상황이 지속적으로 변한다는 것을 의미하지는 않습니다"라고 말했습니다. "이제 우리는 동물이 그대로인 것처럼 보일 때에도 진화가 여전히 일어나고 있다는 것을 알고 있습니다."