어째서 생물은 진화하는가. 역시 불가사의하다(1/2)

어째서 생물은 진화하는가. 역시 불가사의하다(1/2)

 

 

 

<진화>를 목격하는 것은 무리인데

 

생물은 진화한다.

그런 것은 당연한 것으로 아마도 독자 중에는 이 설을 인정하지 않을 사람은 거의 없을 것이다. 어린 아이에게서 <생물이란 진화하는가?>하고 물음을 받으면 자신을 가지고 <그렇다. 생물은 진화한다.>고 답할 것이 틀림없다. 그러나 또 <어째서 생물은 진화하는가?> 하고 진화하는 이유를 물으면 어떻게 답해야 할까?

우리들이 주위를 보아도 도저히 생물은 진화한다는 것을 모른다. 코끼리나 사람처럼 눈에 보이는 큰 생물은 진화하는 데에 오랜 시간이 걸린다. 우리들의 일생 중에 진화를 목격한다는 것은 무리한 일이다.

한편 진화의 속도가 빠른 세균 같은 생물은 작아서 눈에 보이지 않는다. 그러니까 보통 생물을 보면 진화한다는 것에 눈치를 채지 못하는 것이 당연하다. 아마도 생물은 진화하지 않는다고 생각하는 사람이 자연스러울 것이다. 다윈 같은 옛날 사람은 생물이 진화하고 있다는 것에 잘 눈치를 챘다고 우리들은 느끼고 있다.

그러나 생각해보면 생물은 진화하는 것이 당연하다. 진화하지 않는 것이 어렵다. 그것을 우리들에게 눈치 채게 하는 것이 하디 웨인베르크의 정리(Hardy-Weinberg law)였다.

 

 

지루한 <하디 웨인베르크의 정리>

 

집단유전학 강의에서 처음은 하디 웨인베르크의 정리를 배웠을 때 나는 어찌 쓸모없는 정리인가 하고 생각했다. 하디 웨인베르크의 정리란 당연하지 않은가. 이런 것을 고맙다고 하다니 무슨 의미가 있나.

하디 웨인베르크의 정리는 영국 수학자인 고드프리 해럴드 하디（Godfrey Harold Hardy, 1877〜1947）와 윌헬름 웨인버크(Wilhelm Weinberg、1862-1937)에 의하여 1908년에 따로따로 발견된 정리이다.

우리들 동물(-의 세포)은 같은 종류의 유전자를 2개씩 가지고 있으므로 2배체의 생물이라 한다. 예를 들면 ABO혈액형의 유전자는 A와 B와 O의 3종류가 있다. 우리들은 그 유전자를 2개씩 가지고 있다. 예를 들면 혈액형이 A형인 사람의 유전자형은 AA이든지 AO이고, O형인 사람은 OO가 된다.

그런데 여기서는 이야기를 간단히 하기 위하여 유전자 O는 무시하고 A와 B만을 생각하기로 한다. 곧 혈액형 A형(유전자형AA)와 AB형(유전자AB)와 B형(유전자형BB)의 3개밖에 없는 셈이다.

여기서 남성과 여성은 50명씩 합쳐서 100명의 집단을 생각하자. 혈액형을 조사하니 64명은 A형으로 32명은 AB형 그래서 4명이 B형이었다. 이 집단 내에서는 전원이 무작위로 결혼하여 각각 부부가 아기를 2명씩 낳는다. 곧 다음 세대의 인수는 100명으로 변하지 않는다. 이때 다음 세대의 유전자형은 어떻게 될까.

유전자형은 A형과 AB형과 B형의 3종이나 있어서 복잡하므로 A와 B의 2종류밖에 없는 유전자에 주목하자. 먼저 최초의 세대가 가지고 있는 유전자A의 수를 구해본다.

A형인 사람은 64명이니까 이 사람들이 가지고 있는 유전자A는 64×2=128개이다. AB형인 사람은 32명이니까 이 사람들이 가지고 있는 유전자 A는 32 ×1=32개이다. B형인 사람은 유전자A를 가자고 있지 않다. 합계하면 유전자A는 이 집단 중에 128+32=160개 있는 것이 된다.

이와 같이 유전자B의 수도 구해본다.

AB형인 사람이 가지고 있는 유전자B는 32×1=32개로. B형인 사람이 가지고 있는 유전자B는 4×2＝8이다. 합계하면 유전자 B는 이 집단 중에 32+8=40개가 있는 것이 된다.

곧 유전자A와 B의 비율은 160:40=4:1=0.8:0.2가 된다.

곧 남성의 정자가 유전자A를 가지고 있는 확률은 0.8로 유전자 B를 가지고 있는 확률은 0.2이다. 이 확률은 여성의 난자에서도 같게 된다. 따라서 태어난 아기가 A형이 될 확률은 정자A를 가질 확률 0.8에 난자가 A를 가질 확률 0.8을 곱하면 된다.

곧 0.8×0.8＝0.64이다. 다음 세대의 A형인 사람은(다음 세대도 합계인수는 100이므로)

100×0.64＝64명이 된다. 이것은 어미의 세대의 A형의 인수와 같다. 이와 같이 계산하면 다음 세대의 AB형은 32명, B형은 4명이 되어 여기도 어미 세대와 같다.

이처럼 세대를 넘어서 유전자 빈도도 유전자형빈도도 변하지 않는 상태를 하디 웨인베르크평형이라 한다. 그리하여 하디 위인베르크평형이 성립하는 것을 수학적으로 나타낸 것을 하디 위인베르크의 정리라 한다.

일본어원문=やっぱり不思議、なぜ生物は進化するのか？

출처=https://gendai.ismedia.jp/articles/-/54976?page=2