인간의 유전자는 벌레, 파리, 박테리아의 유전자와 유사하다
유인원 같은 조상에서 인간으로의 진화는 약 5, 6백만 년 전에 시작된 것으로 보입니다. 유인원의 뇌 용량은 인간의 약 3분의 1이었습니다. 약 250~180만 년 전 호모 에렉투스Homo erectus(직립원인)가 나타났습니다. 호모 에렉투스는 현재 인류의 약 절반 크기는 해도 보다 큰 뇌를 갖고 있었으며, 도구와 간단한 언어를 사용했습니다. 이들은 약 80만 년 전에 아프리카에서 유럽으로 이주한 것으로 보입니다. 15만 년 전에 나타난 네안데르탈인Homo neanderthalensis은 우리와 같은 크기의 뇌를 가졌습니다. 그 후 약 10~15만 년 전 아프리카에 호모 사피엔스Homo sapiens(인류)로 알려진 인간이 나타났습니다.
약 7만 년 전 지금의 인도네시아에서 초대형 화산이 폭발하여 기후 변화가 일어나 호모 사피엔스는 거의 전멸되고 아프리카 대륙에서 겨우 몇 천 명만 살아남았습니다. 이들은 약 4~6만 년 전 아프리카 밖으로 이동했고, 4만 년 전부터 언어와 새로운 도구를 사용하기 시작했습니다. 약 1만~1만 5,000년 전 호모 사피엔스는 시베리아와 알래스카 사이의 얼음다리를 지나 아메리카로 이동했습니다. 호모 에렉투스와 네안데르탈인은 각각 다른 시기에 다른 대륙에서 멸종했다는 증거가 최근에 나왔습니다.
인간의 진화를 요약하면 다음과 같습니다.
5, 6백만 년 전현재의 아프리카 유인원과 인간 공통의 조상이 출현했지만,이 조상에 대해서 아직 확인되지 않았습니다. 400~250만 년 전오스트랄로피테쿠스 아파렌시스Australopithecus afarensis가 출현했는데, 루시Lucy라고도 합니다. 200만 년 전 호모 하빌리스H. habilis, 호모 루돌펜시스H. rudolfensis와 호모 에르가스테르H. ergaster가 출현했는데,앞서 발견된 유인원보다 더 큰 뇌를 가졌습니다. 180만 년 전 호모 에렉투스H. erectus가 출현했고, 뇌 용량은 앞선 유인원의 약 두 배입니다. 15만 년 전 네안데르탈인H. neanderthalensis이 출현했으며,뇌 용량이 호모 에렉투스보다 큽니다. 10만 년 전 호모 사피엔스 사피엔스H. sapiens sapiens, 즉현재의 인간이 출현했습니다.
눈을 가진 동물들은 서로 흉내 내면서 배웠습니다. 밈meme, 즉 다른 것들로부터 배운 아이디어들이 동물들에게 행동 습성이나 음조tune가 되고, 인류에게는 말이 되었을 것입니다. 좀 더 원시적인 종들도 소리 밈verbal mim을 사용했겠지만, 인류는 언어 사용으로 언어 밈language mim이 생겨나 복잡한 정보를 보다 빨리 전달할 수 있게 되었습니다. 모든 세포 자루 가운데 인류의 보다 큰 뇌는 말하기, 배우기, 언어 이해, 복잡한 정보의 구성을 가능하게 했습니다.
언어가 인류의 진화에서 중요한 역할을 한 것으로 보입니다. 언어와 밈이 도구를 사용하게 했습니다. 약 1만 년 전에 인간은 농경에 도구를 사용하기 시작했으며, 가축을 기르고 농작물을 재배했습니다.
유기체들은 변화하는 환경에 적응하면서 생명에 관한 문제에 더욱 정교한 해결책을 찾아나갔습니다. 어떻게 이런 적응이 일어났을까? 생식세포를 발달시키는 평범한 흙 박테리아, 즉 그램-양성 박테리아의 행동에서 그 메커니즘을 볼 수 있습니다.
『신을 보여주는 21세기 과학』(도서출판 知와 사랑)의 저자 레오킴Leo Kim은 영양분이 고갈되어 모든 생물학적 자원을 생식세포를 만드는 데 써야 할 때 박테리아가 그 에너지의 절반을 살충 단백질을 만드는 데 바쳐진 데에 관심을 집중했습니다. 왜 그랬을까? 박테리아가 죽기 전에 살아남을 수 있는 생식세포를 만드는 데 종의 생존이 달려 있다면, 왜 귀중한 자원을 살충 단백질을 만드는 데 쓴 것일까 하는 것이 생명공학자로서의 그의 관심사였습니다. 살충 단백질은 특정 유전자가 만듭니다. 레오킴은 돌연변이를 통해 만들어진 이런 유전자에서 백 개 이상의 변종을 발견했습니다. 이 상이한 유전자들은 각 계통에 독특한 살충 단백질을 만들 수 있게 했습니다.
레오킴은 다양한 계통들이 다양한 살충제를 생산하는 이유가 그것들이 벌레와 공진화하기 때문으로 추론합니다. 벌레는 박테리아의 생식세포와 함께 살충제도 섭취합니다. 벌레는 그 독소로 인해 죽어서 이제 성장을 시작한 생식세포를 위한 음식물 주머니(죽은 벌레)로 남게 됩니다.
박테리아가 벌레와 공진화하는 건 당연합니다. 벌레들은 새로운 종으로 진화하므로, 박테리아는 돌연변이, 즉 상이한 독소를 만들어내고 그들 중에는 새로운 벌레를 죽일 수도 있는 성향을 통해 생존의 기회를 높이게 됩니다. 따라서 이 박테리아의 전략은 생명체의 성장과 생식을 지탱해주는 환경(풍부한 음식물 주머니)에서 생식세포가 성장할 기회를 증가시키는 것입니다.
이 박테리아는 벌레 외에도 선충류(기생충) 같은 유기체를 죽이는 단백질 돌연변이체를 만듭니다. 미생물은 다른 유기체와 공진화를 모색하면서도 자기 종의 존속을 위해 그 종을 죽일 정도로 기회주의적입니다.
새로운 유기체와 유기체 내의 변종을 만드는 데 수많은 진화의 메커니즘이 사용됩니다. DNA 서열의 변화 또는 DNA의 커다란 부분들이 위치를 바꾸는 과정 혹은 성적 과정[예를 들어 염색체 감수 분열] 등의 돌연변이는 커다란 영역을 교환하게 하고 염색체 전부를 교환하게 합니다. 바이러스는 극한 환경에서도 정상적인 환경에서도 존재하는데 환경에 의해 박테리아는 보다 고등한 유기체의 유전자들과 혼합되게 됩니다.
식물과 동물 심지어 효모균조차 하나 이상의 염색체 카피를 갖고 있습니다. 염색체는 새로운 유기체와 생명에 필요한 모든 유전자를 코드화하는 데 필요한 유전적 정보입니다. 유기체는 유성생식을 통해 각 부모로부터 상이한 염색체 세트를 물려받습니다. 새로운 유기체가 만들어질 때 그것의 DNA는 ‘교차crossing over’라는 과정을 통해 혼합됩니다. 이 과정에서 그 DNA는 한 염색체에서 부서져, 부서진 각 부분이 다른 염색체와 결합합니다.
수없이 많은 결합이 가능하며, 이 결합은 우리 어머니와 아버지의 유전자가 교차할 수 있는 방법으로 일어납니다. 여기에 개별 세포에서 일어날 수 있는 돌연변이는 포함되지 않습니다. 이것이 형제자매들이 때로는 육체적, 유전적으로 완전히 다른 이유입니다. DNA의 커다란 영역을 움직이고 섞는 유성생식은 적응력을 높이고 보다 빨리 진화하게 합니다. 일단 생명 형태가 존재하게 되면 거기에는 급속히 진화할 근거가 있습니다.
음식물을 며칠 동안 방치해두면 거기에 다양한 색의 둥그스름한 작은 덩이가 있는 걸 보게 됩니다. 이 덩이들은 음식물에 있던 하나의 생식세포나 미생물에서 시작된 수백만 미생물의 군체群體입니다. 미생물은 실내온도에서 매 20분마다 두 배로 증가할 수 있습니다. 초기 지구에서도 유사한 생식시간과 충분한 영양분이 있어서 며칠 사이에 수 천 억의 이런 초기 생명체가 생길 수 있었습니다. 이 새로운 생물에서 수천 번의 돌연변이가 발생했을 것입니다.
관련된 아주 많은 생명체들과 그런 신속한 생식으로 돌연변이가 새로운 생명 형태를 빠르게 야기했습니다. 열과 늘어난 복사열로 인한 극한 조건 때문에 초기 지구에서 돌연변이율이 높았을 것입니다. 그런 새로운 생명 형태가 더 많은 생명체를 만들고, 이것들은 또 새로운 생명체로 돌연변이했습니다. 이런 일이 수십억 년 동안 수많은 곳에서 일어났습니다.
돌연변이는 유해하거나 하찮거나 유익합니다. 치명적인 돌연변이가 일어나거나 부정적인 형질이 만들어지면, 그 생명체는 좀처럼 살아남지 못합니다. 드물지만 유익한 돌연변이는 적응력을 높이고 심지어 적절한 살충제를 만드는 박테리아 같은 경쟁력을 가진 새로운 종을 만들기도 합니다.
인간이 많은 도구와 정보, 건축자재를 가짐으로써 컴퓨터, 건물, 선박, 비행기 등 모든 산물을 만들 수 있는 것과 마찬가지로, 초기 미생물에서 진화된 다량의 유전자들이 모든 생명체를 초래했습니다. 유전자가 생명체 정보, 세포 내의 도구, 구성 물질들을 생산했습니다. 박테리아 속에 있는 수천 개의 유전자들은 다양한 방법으로 약간 변형되어 사용될 수 있었고, 이것이 엄청난 양의 미생물을 초래했습니다. 인간과 동물에게서 발견된 2만 개의 유전자들은 벌레, 파리, 박테리아의 유전자와 매우 유사합니다. 이것이 유전자에서 어떻게 정보, 도구, 구성 물질이 생산되어 자연의 모든 생명체를 만드는 데 다양하게 이용되었는지를 설명해줍니다. 그러나 많은 세부사항들, 즉 유사한 유전자들이 어떻게 다른 생명체에서 정렬되고 독특하게 사용되었는지 등은 알려지지 않습니다.