1. 공생에 의한 진화 ¶
세포내 공생의 가설은 미국의 과학자 Lynn Magulis에 의해 제기되었다. 그녀의 생명의 역사에 관한 가설은 마이크로코스모스를 참고할것.
프리초프 카프라는 그의책 생명의그물에서 마굴리스 교수의 연구를 이용, 진화과정에서 공생의 중요성을 언급한다. 그는 돌연변이, 자연선택외에도, 재조합, 공생이 중요한 역할을 수행했으리라고 설명한다. 재조합은 단세포생물에서는 일부 변형된 유전자들을 나눠가지는 방식으로, 다세포생물에서는 유성생식이라는 방법으로 그 다양성이 확대되었다는 의미이고, 공생에 의한 진화는 다른 두종이 서로 밀접하게 서로 돕고사는 과정에서, 하나의 종으로 통합되어지는 현상이다.
공생에 의한 진화의 예로, 다세포생물은 미토콘드리아같은 단세포생물, 핵같은 단세포생물이 특정 단세포생물과 서로 공생하여 만들어졌다는것이 일반적으로 알려진 가설이다. 세포내 많은 에너지를 필요로하던 특정 단세포생물은 미토콘드리아로 부터 에너지를 얻고, 미토콘드리아는 험난한 자연환경속에 안락한 보금자리를 가짐으로써, 하나의 종으로 통합되고, 전체적으로 더욱 효과적/효율적이 되면서 자연선택되었다는 이야기이다.
공생에 의해서 하나의 종으로 탈바꿈하기 위해서는 서로다른 두 종은 생식의 수단을 공유해야한다. 서로 돕고 공생하는 과정에서, 생식수단까지 공유하기 시작하면, 더이상 종의 구분은 무의미해진다.
3.1. Woese의 가설 ¶
2002년 6월18일자 PNAS에서는 Archae를 발견한 Woese 교수가 ![[http]](/ns/imgs/http.png)
New Theory of Cellular Evolution 라는 제목의 리뷰를 발표했다. 그는 논문에서 정면으로 세포공생설을 부정하고 있다.
New Theory of Cellular Evolution 라는 제목의 리뷰를 발표했다. 그는 논문에서 정면으로 세포공생설을 부정하고 있다. 2002년 7월 네이쳐에는 린 마굴리스와 도리언 세이건의 새책 Acquiring Genomes: A Theory of the Origin of Species 에 대한 리뷰가 실렸다. 위에서 이야기 했듯이 마굴리스는 진화의 역사에서 한 예외로 인정되고 있는 공생에 의한 협동(?) - 이것을 협동으로 볼 것인지 경쟁의 결과로 볼것인지는 읽는이의 마음이다 - 을 진화의 Major Driving force로 곡해시키려는 노력을 지속하고 있다. 5년전에도 이런식의 비판이 많았었던 것으로 기억한다. 미토콘드리아와 엽록체의 박테리아 기원을 부정하는 사람은 없다. 그러나 모든것을 공생으로 설명하려는 그녀의 노력은 이제 조금 가여워 보이기까지 한다. 과학자로서의 그녀가 이미 너무 멀리 와버린 것 같다는 생각을 한다. --김우재
{{|
Viewing life as cooperation
{{|
Viewing life as cooperation
Can symbiosis and genome acquisition account for all speciation? Book review of Acquiring Genomes: A Theory of the Origin of Species by Lynn Margulis & Dorion Sagan
Linus Pauling is reported to have said that one needs to have many ideas to have a few good ones. Lynn Margulis has had many ideas, some of the most heretical of which were initially thought to be plainly wrong. Some of them turned out to be brilliant insights that changed current thinking on the early history of life and the origin of the eukaryotic cell. After long battles, Margulis convinced biologists that eukaryotes originated through the fusion long ago of an archaebacterium with some eubacteria. It is also now well accepted that mitochondria and the chloroplasts of plants were once independently living prokaryotes. We also know that corals, lichens and cows, as well as many other familiar life-forms, are the products of integrating symbionts.
Life changing: widespread genome acquisition would radically affect our view of the tree of life.
Many less-familiar species in the microbiological world took symbiosis events to the next level of integration: true genomic unions. These cannot be broken up again and have to follow joint evolutionary trajectories. Furthermore, it is well established that, early in the history of life, combination of genomes or portions of genomes took place through lateral gene transfers. As a result, establishing the 'tree of life' through DNA sequences is all the more challenging.
In Acquiring Genomes, Lynn Margulis and Dorion Sagan apply their ideas of a symbiotic origin of life to a theory that all speciation is not due to random events and accepted neodarwinian processes, such as mutations and natural selection acting through competition and sexual selection on variants among members of one species. Rather, they argue that all speciation events are caused by symbioses, cooperation and the reticulation of genomes, questioning some of Charles Darwin's central ideas. In their view, Darwin was wrong to emphasize competition and selection as the sole forces shaping the origin of species; they postulate instead that cooperation and symbiosis drive evolution.
I think it is a remarkable tribute to Darwin that almost 150 years after his Origin of Species was published, it is still seen as the benchmark against which many authors are compared. It attests to the profundity of Darwin's insights that new ideas are still pitted against his words from two centuries ago. What other scientific discipline can look back at the work of a single individual whose main work was published so long ago and yet is still vigorously debated today? Why should one even expect that Darwin could have been correct all the time? Of course, genes, genomes and any form of molecular biological knowledge were unknown to Darwin; how then could his ideas even begin to explain all that we know about evolution today?
In this age of genomics we are forced to re-evaluate some of his ideas in light of the new data on the genetic variation and conservation among individuals, species, phyla and kingdoms. However, I believe that Margulis and Sagan are wrong to postulate that speciation is driven by symbiogenesis (defined as long-term stable symbiosis that leads to evolutionary change), rather than by the time-honoured processes that have been amply documented since Darwin's day. Surely, symbiosis was important in evolution, and possibly in some instances of speciation, but these events only account for some of the exceptions to the rule.
Margulis and Sagan go so far as to define species as sets of individuals that are composed of the same set of integrated genomes. They argue that species are unique products of symbiogenesis, and postulate that "no visible organism or group of organisms is descended from a single common ancestor". Consequently, because no bacteria (either eubacteria or archaebacteria) evolved from the genomic integration of formerly independent bacteria, they must lack species altogether. The biological-species concept and several alternatives have difficulty in defining species among bacteria or unisexual species, but most researchers would not doubt that bacteria have independent evolutionary lineages that are justly considered to be species. Margulis and Sagan also argue that the primary level of selection is not the gene, the individual or the species, but rather the cell.
In his foreword to the book, Ernst Mayr, while supporting the general message that genomes have been acquired, warns of trying to stretch a good idea too far. He cautions that the authors "sometimes arrive at interpretations others of us find arguable" and says: "let the readers ignore those (ideas) that are clearly in conflict with the findings of modern biology." Mayr is pleased that Margulis and Sagan counteract reductionist tendencies in modern biology, which focus exclusively on the level of the gene, by pointing out that some organelles (such as mitochondria and chloroplasts) were once a different species of bacteria. As a result, they argue, the organism as a whole needs to be considered in attempts to understand how it came into being, and how it is functioning now.
It is my conviction that the history of a species and each of its members is laid down in its genome, allowing us, at least in theory, to reconstruct its entire evolutionary lineage. Despite such complicating phenomena as horizontal gene transfer, transposable elements and viral integration of genes, we can generally read from a species' genome how, when and from what a species evolved. Admittedly, things are more messy nearer the bottom of the tree of life, where evolutionary lineages crossed and fused probably on a larger scale than today. The events emphasized by Margulis and Sagan are probably occasional yet important cases of massive reticulate evolution, but today the expected vertical rather than horizontal mode of evolution prevails.
The authors try with admirable single-mindedness to convince the reader that their idea of symbiogenesis applies to most biological phenomena. Some of their fervour is surely overzealous; despite this, or perhaps because of it, Acquiring Genomes is one of the most stimulating and provocative books that I have read for a long while. |}}
3.2. 원핵세포에서 발견된 세포소기관의 존재 ¶
원시원핵세포에서 진핵세포에서만 발견되는 Acidic compound를 가진 organelle이 발견되었다는 것은 진핵과 원핵이 갈라지기 이전에 이미 이러한 Organelle이 존재했었다는 이야기가 되고, 그 말은 바꾸어 말하면 진핵세포가 원핵세포를 잡아먹으면서 세포소기관을 가지게 되었다는 가설에 의문을 제기하게 되는 것이다. --김우재
- Identification of organelles in bacteria similar to acidocalcisomes of unicellular eukaryotes : J Biol Chem. 2003 Jun 3, Roberto Docampo
- Ancient organism challenges cell evolution : BBC news
- 세포진화론을 뒤흔드는 원시생명체 발견 : BRIC
- Discovery of subcellular pouch could alter approach to disease treatment
It appears that this organelle has been conserved in evolution from prokaryotes to eukaryotes, since it is present in both. This argues against the belief that all eukaryotic organelles were formed when early eukaryotes swallowed prokaryotes. --Roberto Docampo |}}
4. 토론 ¶
- 질문: 남자와 여자의 관계도 공생으로 해석할 수 있나요?
- 답변: 진화의 역사에서 성의 출현은 매우 불가사의한 문제입니다. 아직도 풀지 못한 미스테리이기도 하구요. 유전자의 입장에서 분명히 비효율적인 시스템인데도 불구하고 성이 출현하게 된것은 그당시 환경의 영향이었을거라고 추측하긴 하지만 어떤 환경이었는지는 잘 모르겠군요. 일반적으로 공생이라 하면 서로다른 종간의 관계를 말하기 때문에 남여관계를 공생이라고 말할 수는 없을 것 같습니다. 사실 이러한 공생은 서로다른 두종이 아주 다정하게 살아가는 것처럼 보이지만 그 이면에는 불가항력적인 타협이 존재합니다. 이에 관해서는 최근 출판된 이타적유전자를 보시면 자세히 알 수 있습니다. 죄수의 딜레마 부분을 자세히 보시면 됩니다. 린 마굴리스의 마이크로코스모스도 좋은 참고가 될것입니다.--김우재
일본 소설 "패러사이트 이브"가 생각납니다. 게임으로도 있지요. "미토콘드리아 이브(MitochondriaEve)"던가-.-; 하도 오래전 게임이라 기억은 안나지만요. (플레이 스테이션용 게임이었습니다) 오랜 공생관계끝에 우리와 하나의 종이 된 "미토콘드리아"가 어느날, 인간들의 비효율적인 삶을 "더이상 두고 볼수 없다"며 반란을 일으킨다는 내용이었습니다. "이브"라는 이름의 여가수는 그러한 미토콘드라의 주장에 감응(저는 "미토콘드리아 귀신에 씌였구만!"이라고 했지만요)되어 사람들을 죽이고 다닙니다. 그녀는 사람들의 몸에 있는 미토콘드리를 마음대로 조종할 수 있었던겁니다...'미토콘드리아 귀신'이 없는 걸 잘 아는바, "에~ 상상력이 돋보이는 설정이로군"하고 넘어가긴 했지만, 만약 정말로 우리와 공생하던 것들(하나의 종이 된 미토콘드리아는 빼고서라도)이 반란을 일으킨다면 어찌 될까, 생각하니 끔찍했습니다. (더불어 그 게임의 주제가-인지, 하여튼 이브가 부르는 노래도 꽤나 소름끼치는 음조였습니다).....--황원정
이브와 같은 과격한 반항??은 아니지만, 끔찍하긴 하네요..."창조주는 전지전능의 신이 아니다"라고 말할 거리가 될수도 있겠군요. 아님, 그건 인간의 관점일 뿐인가....--황원정
See also Probiotics