Chapter 3 생명의 기원과 역사 3장 생명의 기원과 역사 학습목표 • • • • • • • 지구상 생명의 기원에 관한 증거 요약. 생체분자의 출현에 기여한 초기 지구의 조건. RNA가 최초의 유전물질로 등장한 이유. 진핵생물의 진화에 기여한 내부공생. 화석기록에 따른 생물 출현의 연대표. 인류 진화의 증거. 인류의 이동에 관한 아프리카 탈출을 지지하는 증거. 3.1 생명의 기원은 수수께기로 남아있다 • 지질연대 – 주요 지질학적 혹은 생물학적 사건에 의해 나누어진 시기. • 지구와 다른 행성은 약 46억 년 전에 형성되었다. – 태고대 혼동. • 최초의 생명은 42억~38억 5,000만 년 전 사이에 출현하였다. 3.1 생명의 기원은 수수께기로 남아있다 3.1 생명의 기원은 수수께기로 남아있다 A. 최초의 유기분자는 화학수프에서 형성되었을 것이다 • 초기 지구의 대기는 지금과 매우 달랐다. ◆ 알렉스 오파린(Alex I. Oparin) ─ 산소가 거의 없었다. ─ 메탄, 암모니아, 물 그리고 수소는 존재하였다. • 밀러의 실험 – 오파린은 4 종류 기체를 섞어 방전시켰다. – 아미노산이 형성되었다. 3.1 생명의 기원은 수수께기로 남아있다 • 보다 최근에 생명이전 상태의 재연은 심해 열수분출공을 모방한다. • 점토는 초기 유기화학에서 중요한 역할을 하였을 것이다. 3.1 생명의 기원은 수수께기로 남아있다 B. 일부 학자는 “RNA 세계”를 제시한다 ▪ RNA의 역할. – – – – – 유전물질의 저장. 단백질 합성. 촉매로 작용. 자가복제. 최초의 독립된 생명의 전구체. 3.1 생명의 기원은 수수께기로 남아있다 C. 막은 분자들을 감쌌다 • 리포솜은 인지질에서 형성되었다. • 리포솜은 세포와 유사한 집합체를 형성하였을 것이다. – 원세균, 원시세포 혹은 원시생물. 3.1 생명의 기원은 수수께기로 남아있다 3.1 생명의 기원은 수수께기로 남아있다 D. 물질대사의 기원은 초기 효소와 관련이 있었을 것이다 • 돌연변이를 일으킬 수 있는 핵산의 능력은 원세균을 점진적으로 자급자족할 수 있게 하였다. • 물질대사의 반응경로를 탄생시켰다. 3.1 생명의 기원은 수수께기로 남아있다 E. 초기 생명은 지구를 영원히 변화시켰다 • 초기 생명의 직접적인 증거는 사라졌다. • 최초의 세포들은 산소 없이 살았었다. – 탄소 및 에너지 공급원으로 유기분자를 사용하였다. • 광합성이 진화하였다. – 에너지로 빛을 그리고 탄소원으로 CO2를 사용하였다. – 부산물로 산소(O2)를 방출하였다. • 가장 오래된 화석은 37억 년 전의 것이다. – 남세균이 만든 스트로마톨라이트를 닮았다. • 지구의 대기를 변화시켰다. – 바다에 산화철의 퇴적물 층. – 새로운 생명의 폭발로 이어짐 3.1 생명의 기원은 수수께기로 남아있다 3.2 고등한 세포와 다세포성은 수십억 년에 걸쳐 생겨났다 • 진핵세포는 19억 년 전에서 14억 년 전 사이의 원생대에서 기원하였다. • 막의 접힘은 소기관으로 이어졌다. 3.2 고등한 세포와 다세포성은 수십억 년에 걸쳐 생겨났다 A. 내부공생은 엽록체와 미토콘드리아의 기원을 설명한다 – 다른 원핵세포에 삼켜진 독립생활을 하는 세균에서 기원하였다 – 린 마굴리스(Lynn Margulis)가 제안하였다. ▪ 증거 • • • • • • 크기, 모양, 그리고 막 구조의 유사성. 이중막. 독립적으로 분열. 남세균과 엽록체 색소의 유사성. 자신의 DNA, RNA 및 리보솜을 가짐. DNA 서열 분석. 3.2 고등한 세포와 다세포성은 수십억 년에 걸쳐 생겨났다 3.2 고등한 세포와 다세포성은 수십억 년에 걸쳐 생겨났다 – 미토콘드리아가 최초로 출현하였다. – 많은 유전자가 소기관에서 핵으로 이동하였다. – 2차 내부공생은 추가적인 막을 생성하였다. 3.2 고등한 세포와 다세포성은 수십억 년에 걸쳐 생겨났다 B. 다세포성은 그 기원이 협동에 있을 것이다 • 가장 오래된 다세포생물의 화석은 약 12억년 전이다. • 특수화된 세포의 가능성. – 새로운 임무를 맡게 되었다. 3.3 생물의 다양성은 과거 5억 년 사이에 일어났다 A. 이상한 에디아카란 생물이 선캄브리아대에 번성하였다 ▪ 선캄브리아대 – 고생대 캄브리아기 이전의 40억년에 달하는 기간. • 생명이 출현하여 번식하고 그리고 다양화되었다. – 에디아카란: 현존하는 후손이 없다. 그림 14.14 에디아카란은 … 이상한 생물이었다. 3.3 생물의 다양성은 과거 5억 년 사이에 일어났다 B. 고생대의 동식물은 육상으로 진출하였다 ▪ 캄브리아기(5.43~ 4.9억 년 전) – 모든 주요 동물 문이 출현하였다. – ‘캄브리아기 폭발’. 3.3 생물의 다양성은 과거 5억 년 사이에 일어났다 • 오르도비스기(4.9~4.43억 년 전) – 최초의 척추동물 출현. – 육상으로 생명체의 진출. – 대멸종으로 끝났다. • 실루리아기(4.43~4.17억 년 전) – 최초의 관다발식물. – 유악어류. 3.3 생물의 다양성은 과거 5억 년 사이에 일어났다 • 데본기(4.17~3.54억 년 전) – – – – 어류의 시대 총기어류. 최초의 양서류. 대멸종으로 끝남. 3.3 생물의 다양성은 과거 5억 년 사이에 일어났다 • 석탄기(3.54~2.90억 년 전) – 양서류의 시대. – 파충류의 출현. – 석탄층 형성. • 페름기(2.9~2.48억 년 전) – 겉씨식물이 우세하였다. – 양막란의 출현. – 대멸종의 어머니’로 끝남. 3.3 생물의 다양성은 과거 5억 년 사이에 일어났다 C. 파충류와 꽃식물은 중생대에 번성하였다 • 트라이아스기(2.48~2.06억 년 전) – 대멸종이 공룡의 출현을 알렸다. • 쥐라기(2.06~1.44억 년 전) – 거대파충류. – 최초의 조류. – 최초의 진정한 포유류. 3.3 생물의 다양성은 과거 5억 년 사이에 일어났다 • 백악기(1.44억~6,500만 년 전) – – – – – 커다란 생물학적 변화. 꽃식물의 다양화. 현존 곤충 티라노사우러스와 트리케라톱스 대멸종으로 끝남: 유카탄반도에 유성 충돌. 3.3 생물의 다양성은 과거 5억 년 사이에 일어났다 D. 포유류는 신생대에 방산하였다 • 제3기(6,500~180만 년 전) – 포유류의 적응방산 – 태반포유류의 출현과 우점. 3.3 생물의 다양성은 과거 5억 년 사이에 일어났다 • 제4기(180만 년 전~현재) – 몇 번의 빙하기. – 인간은 20만년 전에 출현하였다. 3.4 화석과 DNA는 인간의 진화를 알려준다 A. 인간은 영장류이다 • 원숭이, 유인원 그리고 인간. • 신체적 특징을 공유한다. 3.4 화석과 DNA는 인간의 진화를 알려준다 ▪ 영장류의 세 집단. 1. 원원류(prosimian): 여우원숭이, 늘보원숭이, 안경원숭이 및 갈라고원숭이 2. 원숭이류(simian): 구대륙과 신대륙의 원숭이류 3. 유인원류(hominoid): 사람을 포함한 유인원 3.4 화석과 DNA는 인간의 진화를 알려준다 • 영장류 이동 – 팔걸이건너기 – 너클보행 – 두발보행. 3.4 화석과 DNA는 인간의 진화를 알려준다 • 영장류의 먹이 적응 – 치아의 크기와 모양은 먹이와 관련이 있다. – 커다란 시상능선은 강력한 턱을 가리킨다. – 다른 두개골의 특징은 화석 유인류의 확인에 사용된다. 3.4 화석과 DNA는 인간의 진화를 알려준다 B. 분자적 증거는 영장류의 유연관계를 입증한다 • 인간과 침팬지의 유전자의 99 %가 같다 • 현재 사람속(Homo)에 고유한 형질로 남은 것은 두발보행의 이동이다. • 인간은 현생 유인원류의 다른 집단에서 유래하지 않았다. • 후손이 아니다; 공통조상을 공유한다. 3.4 화석과 DNA는 인간의 진화를 알려준다 C. 사람류의 진화는 부분적으로 화석에 기록되어 있다 • • • • 아르디피테쿠스(Ardipithecus) 오스트랄로피트(Australopiths). 파란트로푸스(Paranthropus). 사람속(Homo). 3.4 화석과 DNA는 인간의 진화를 알려준다 3.4 화석과 DNA는 인간의 진화를 알려준다 D. 환경의 변화는 인류의 진화를 자극하였다 • 다윈은 아프리카에서 인간이 진화하였다고 가정한 최초의 사람이다. • 아프리카 사바나의 변화. – 다른 형질의 선택. E. 이동과 문화는 인간(Homo sapiens)를 변화시켰다 • 인간이 전 세계로 퍼져나감에 따라 새로운 서식지는 다른 적응을 선택하였다. – 자외선(UV)은 해로우면서도 유익하다. • 문화 – 세대를 거쳐 전달되는 지.식, 신념 및 행동 3.4 화석과 DNA는 인간의 진화를 알려준다