美 연구팀 "환경 변화가 새 종 출현으로 이어지는 과정 실험으로 확인"
다윈의 진화론에 큰 영향을 준 갈라파고스 제도의 핀치새가 가뭄을 6번 겪으면 부리 모양이 변하면서 같은 종끼리도 알아듣지 못할 정도로 노래가 달라지는 것으로 밝혀졌다. 연구팀은 이는 환경 변화로 인한 새로운 종 출현 과정을 실험으로 처음 확인한 것이라며 가뭄으로 인한 부리 변화로 노랫소리가 달라지는 게 종 인식에 영향을 미쳐 종 분리를 촉진할 수 있음을 보여준다고 설명했다.
미국 매사추세츠대 애머스트 캠퍼스 제프리 포도스 교수팀은 11일 과학 저널 사이언스(Science)에서 가뭄에 따른 먹이 변화로 발생하는 다윈의 중간 땅 핀치(Darwin’s medium ground finches) 부리 변화와 그에 따른 노랫소리 변화를 시뮬레이션하는 실험을 통해 이런 결과를 얻었다고 밝혔다.
생태 변화가 새로운 종의 출현으로 이어진다는 생태학적 종 출현 이론은 경험에 따라 널리 받아들여져 왔지만, 지금까지 이를 실험적으로 증명하기는 어려웠다. 다윈의 진화론에 큰 영향을 준 갈라파고스 제도의 큰 땅 핀치와 중간 땅 핀치, 작은 땅 핀치 등은 변화하는 생태 환경에 적응하면서 부리의 두께와 크기 등이 달라져 짝짓기에 필요한 노랫소리에 영향을 미친다는 사실이 이전 연구에서 밝혀졌다.
하지만 연구팀은 지금까지 어떤 생태 변화가 얼마나 지속돼야 새로운 종 출현으로 이어지는지 등을 실험적으로 증명한 사례는 없었다고 지적했다. 포도스 교수는 “2001년 핀치새에 대한 첫 논문에서 다윈의 핀치새 부리 변화가 노래 변화로 이어진다는 사실을 확인하고, 이 변화가 생태학적 종의 진화를 촉진할 수 있다는 가설을 세웠지만 이를 증명할 실험적 증거는 없었다”고 말했다.
연구팀은 이 연구에서 지금까지 확인된 가뭄에 따른 부리의 변화와 부리 변화로 인한 노랫소리 변화를 시뮬레이션해 가뭄이 여러 차례 지속될 경우의 노랫소리를 만들어 내고, 이를 중간 땅 핀치에게 들려주면서 반응을 관찰하는 실험을 했다.
포도스 교수는 시뮬레이션 결과 가뭄이 계속될 때마다 부리는 단단한 씨앗을 부수기 좋게 점점 더 두꺼워지면서 노래 속도는 더 느려지고 소리 대역폭은 감소하는 것으로 나타났다고 말했다. 연구팀이 가뭄을 1번, 3번, 6번 겪은 중간 땅 핀치의 노랫소리를 시뮬레이션해 수컷 중간 땅 핀치에게 들려준 결과 1번과 3번 가뭄 후 노래에는 이전과 같은 반응을 보였으나 6차례 가뭄 후의 노래에는 거의 반응을 보이지 않는 것으로 나타났다.
이는 중간 땅 핀치가 일반적으로 (같은 종의) 다른 새 소리를 영역 침범으로 간주해 반응을 보이는 것과는 다른 것으로, 가뭄을 6번 겪어 부리 모양이 변한 다른 중간 땅 핀치를 동종의 짝짓기 경쟁자로 인식하지 않는다는 것을 보여준다고 연구팀은 설명했다.
이처럼 생태 변화로 부리 모양이 변하고, 부리 변화가 동종 간 짝짓기에 필요한 노랫소리 변화로 이어져 짝짓기에 장벽이 생기면 새로운 종 출현할 수 있다.
포도스 교수는 “이 결과는 갈라파고스 중간 땅 핀치가 큰 가뭄을 6차례 겪으면 새로운 종으로 진화할 수 있음을 시사한다”며 “이는 개념적 혁명이 아니라 생태학적 종의 다양성과 그 타당성을 경험적, 실험적으로 확인한 것”이라고 말했다.
◆ 출처 : Science, Jeffrey Podos et al., ‘Ecological speciation in Darwin’s finches : Ghosts of finches future’, www.science.org/doi/10.1126/science.adj4478
연합뉴스 2024.10.15 ⓒ Sciencetimes