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Evo Devo #
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이보디보, 원제: Endless Forms Most Beautiful: The New Science Of Evo Devo And The Making Of The Animal Kingdom 김명남 옮김. 번역판 부제: 생명의 블랙박스를 열다. Evolutionary developmental biology 내용을 알기 쉽게 책으로 설명.

세가지로 요약하면,

  1. 생명체의 중요한 발생 과정을 조절하는 툴킷 유전자 - 이 유전자는 마스터 조절 유전자로 불리기도 하며 Hox gene이 대표적인 사례이다 - 들이 전혀 다른 동물들 사이에도 보존되어 있다.
  2. 그 유전자들은 통상적인 구조 유전자와는 달리 발생 과정을 조절하는 스위치 역할을 한다.
  3. 그 스위치 체계가 변하는 것이 진화이다.

그러면서, 진화를 "유전자의 빈도 변화" 보다는 "유전자 발현의 변화"로 해석하여 이러한 조절 유전자가 진화의 핵심이라고 주장함.

의미심장한 머리말 마지막 부분

네번째 독자는 '나는 어디서 왔을까?'를 늘 고민하는 모든 사람이다. 이 책은 우리의 역사에 대한 책이기도 하다. 한편으로 우리 각자가 수정란에서 성인이 된 과정을, 다른 한편으로 인류가 모든 동물의 기원으로부터 인간종의 직계 조상까지 오게 된 긴 여정을 그릴 것이기 때문이다.

관련정보

주요 내용 #

서론. 나비, 얼룩말 그리고 배아 #

모든 동물의 형태는 두가지 과정의 결과로 생겼다.

  1. 수정란으로부터 발생하는 과정
  2. 선조로부터 진화하는 과정

형태의 진화는 발생 과정의 변화를 통해 이뤄진다.

찰스 다윈은 그의 책 인간의 유래와 성선택에서 진화의 증거로 발생학의 사실들을 풍부하게 거론했다.

서로 다른 시점에 몸의 서로 다른 부분에 생겨난 자그만 변화들이 수천 수백만 세대를 거치고 아마도 수만 년에서 수백만 년을 지나며 축적된 끝에 서로 다른 환경에 적합하도록 제각기 독특한 능력을 지닌 서로 다른 형태들이 만들어지는 것이다. 이야말로 간결하게 설명한 진화의 모든 것이다.

공통으로 갖는 유전자들이 그렇게 많다면, 대체 차이는 무엇 때문에 발생하는가?

  1. 동물의 툴킷에 든 유전자들의 구성 문제라기보다 그것을 사용하는 방식에 달린 문제다. 형태발달은 발생 과정 중 어떤 시기와 장소에서 유전자들을 켜고 끌 것인가에 달린 문제다.
  2. 실제 게놈의 많은 부분이 조절을 담당한다. (유전자는 1.5%, 조절부위는 3%)

1부. 동물 만들기 #

1. 동물의 구조: 현재의 형태, 고대의 설계 #

발생에서 신경써야 할 세부사항들은 너무도 많고, 하나하나가 중요할 것이다.

발생 과정은 대체 어떤 것이기에 집채만 한 공룡을 만들줄도 알고, 나비 날개의 한 점 같은 섬세한 세부를 그릴 줄도 아는 걸까?

일반적인 원칙들이 있다! 구성원들 사이의 주된 차이는 반복 구조의 종류에 있다.

  1. 척추동물의 등뼈
  2. 절지동물의 체절

상동성연속상동성: 쥐의 앞다리와 사람의 팔은 상동 기관(homolog), 앞다리와 뒷다리는 연속 상동기관(serial homolog) - 한 구조가 반복해서 나타났다.

윌리스턴의 법칙: 유기체 신체부속들의 수가 줄어드는 방향으로, 줄어든 부위들이 기능 면에서는 훨씬 전문화되는 방향으로 진화한다. - 한마디로 충분한 수를 확보한 연속 상동기관들은 기능의 전문화와 수의 감소를 향해 간다.

모듈성, 대칭성, 극성은 거의 모든 동물 설계에 적용되는 보편적 특징이다. 일반적인 규칙은? 다음 질문에 집중하자.

  1. 동물 형태를 밎어내는 주요한 '규칙들'은 무엇무엇인가?
  2. 특정 동물을 만드는 데 필요한 종 고유 정보는 어떻게 암호화되어 있는가?
  3. 다양성은 어떻게 진화하는가?
  4. 대규모의 진화, 예를 들어 반복 구조의 수와 기능이 변하는 일 등은 어떻게 설명할 수 있는가?

2. 괴물, 돌연변이 그리고 마스터 유전자 #

양의 통앞뇌증(전전뇌증, Holoprosencephaly): 전뇌가 하나여서, 외눈박이 양이 된다. 한때 미국 유타 주에서 새끼 양의 5-7%가 이 병에 걸렸다. 원인은 베라트룸 칼리포르니쿰이라는 백합과 식물이 만들어내는 Cyclopamine이라는 화합물(Teratogen, 기형발생물질) Eoans.

슈페만의 형성체(organizer) - 발생초기 특별한 기능이 시작되는 축 - 이를 떼어내어 융합하면, 쌍둥이가 되기도 하고, 손가락이 많아지기도, 나비 무늬가 생기기도 한다. - 모종의 물질(morphogen, 형태발생물질)을 생성하고, 이 농도 구배에 따라 다른 발생 패턴을 보인다.

다지증은 그리 드물지 않다. 신생아 1만명 중 5-17명.

3. 대장균에서 코끼리까지 #

Operon의 발견은 개념적 충격이다. 어떻게 세포 분화가 통제되는지. 발견자 자크 모노는 그의 책 우연과 필연에서도 필력을 발휘.

대장균에게 적용되는 것은 코끼리에도 적용된다. --자크 모노

호메오 단백질들은 모종의 공통적 기능을 갖는다 - 공통적인 서열패턴이 있다 - Homeobox - 이것을 가진 유전자들을 Hox gene이라고 부르게 됨

모든 동물의 모든 종류의 눈 형성과 관련된 PAX6 유전자, 몸에서 튀어나온 부속지 형성과 관련된 Dll (Distal-less) 유전자, 심장형성과 관련된 NK2 - 모두 호메오도메인 포함.

돌연변이 유충에 미세한 털들이 나서 고슴도치처럼 보이게 하는 Sonic hedgehog 유전자 - 닭 극성 추가 발가락 생성 - 사이클로파민에 의해 억제됨 - 통앞뇌증, 외눈증

사람 배아가 Cyclopamine에 노출될 일은 없지만 Alcohol이 비슷한 효과를 지니는 것 같다. 임산부가 결정적 시기에 알코올의 독성에 노출되면 태아기 알코올 증후군이 나타나는데, 그 한가지 결과가 통앞뇌증이다.

여러 세포들이 표면에 Sonic hedgehog 수용체를 갖고 있다. Cyclopamine을 쓰기도 한다.

툴킷 역설 - 종들간에 이처럼 유사한데, 차이는 어디서?

4. 아기만들기: 부품은 유전자 2만 5천개, 약간의 조립 필요함 #

발생은 극적이다.

배아 및 유충은 포식자들에 한없이 취약한 상태다. 살아남기 위해서 전력 질주하듯 발생을 해치워버릴 수밖에 없다.

5. 게놈의 암흑물질: 유전자 사용 설명서 #

2부. 화석, 유전자, 그리고 동물 다양성의 탄생 #

6. 동물 진화의 빅뱅 #

7. 작은 혁명들: 날개, 그리고 그 밖의 혁명적 발명 #

8. 나비는 어떻게 점박무늬를 갖게 되었나 #

9. 검게 칠해요 #

10. 아름다운 마음: 호모 사피엔스의 탄생 #

11. 최고로 아름답고 무수히 다양한 형태들 #

감상 #

10년전쯤 읽다만 책을 다시 들다. 그당시 와 이책 대단하다 혁명적인데? 나만 알고 있어야지 했더라는. (근데 왜 읽다 말았냐?) 10년이 지난 지금 다시 제대로 읽어보자. --Hyungyong Kim, 2016-09-08

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