생명체의 진화, 최초의 생명체, 진화와 변이

생명체의 진화, 최초의 생명체 

▶ 핵심 내용 ◀ 1. 최초의 생명체 출현 가설 - 화학 진화설, 심해 열수구설, 우주 기원설 ① 화학 진화설 : 원시 대기의 환원성 기체와 풍부한 에너지에 의해 최초의 생명체가 출현 ② 심해 열수구설 : 높은 온도와 환원성 물질이 풍부한 심해 열수구로부터 최초의 생명체가 출현 ③ 우주 기원설 : 우주에서 만들어진 유기물이 운석을 통해 지구로 떨어져 최초의 생명체가 출현 2. 진화와 변이 ① 진화 : 생물이 오랜 시간 여러 세대를 거치며 환경에 적응하는 과정에서 형질이 달라지는 현상  => 진화에 의해 기존에 없던  새로운 생물종이 출현 ② 변이 : 같은 생물종 사이에서 개체마다 형질이 차이나는 것 ● 환경적 요인에 의한 변이 : 주변 환경에 의해 생물의 형질이 차아나는 경우로 유전이 안됨 ● 유전적 요인에 의한 변이 : 부모로부터 물려받은 유전자에 의해 생물의 형질이 차이나는 경우로 유전됨

최초의 생명체 출현 가설

 

 

 

최초의 생명체가 출현한 시기는 약 38억 년 ~40억 년 전으로 추정되며 생명체의 출현 가설로는 화학 진화설, 심해 열수구설, 우주 기원설 등이 있습니다.

 

(1) 화학 진화설

원시 지구의 환경은 현재와는 매우 달랐습니다. 대기는 빈번한 화산 활동으로 방출된 수소(H), 수증기(H20), 암모니아(NH3), 메테인(CH4)등의 환원성 기체로 이루어져 있었고 태양의 자외선과 방사선, 번개에 의한 공중 방전 등으로 에너지가 매우 풍부했던 시기입니다. 

화학 진화설은 원시 지구의 이러한 환경 조건이 생명체가 합성되는데 필요한 물질과 에너지를 공급해 주었고 이 과정에서 무기물로부터 단순한 유기물이, 단순한 유기물로부터 복잡한 유기물이 합성되며 점차 발전해 최초의 생명체가 출현했다는 가설입니다.

화학 진화설에 의한 최초의 생명체 출현 과정

 

 

※ 화학 진화설 : 1936년 오파린(Oparin. A.I..1894~1980)이 제시한 가설로 이 가설은 이후 밀러(Miller. S.L.. 1930~2007)의 실험에 의해 최초로 입증되었던 가설입니다.

※ 환원성 기체 : 다른 물질은 환원시키려는 성질을 가진 기체로, 주로 수소(H)가 포함된 기체입니다. 이와 반대로 산화성 기체는 다른 물질을 산화시키는 성질을 가지는 기체로 주로 산소(O)가 포함된 기체입니다.

 

(2) 심해 열수구설

생명체 출현에 필요한 유기물이 심해 열수구주위에서 만들어졌다는 가설입니다.

열수구 주위에는 메테인, 암모니아 등의 환원성 물질이 풍부하게 존재하며, 온도가 높게 유지되어 유기물이 합성되기에 적합한 환경입니다.

※ 심해 열수구란 : 해저 화산에 의해 뜨거운 물과 메테인, 암모니아 등의 환원성 물질이 풍부하게 존재하는 것

 

(3) 우주 기원설 

우주에서 만들어진 유기물이 운석을 통해 지구로 떨어져 이로부터 최초의 생명체가 출현했다는 가설입니다.

※ 1969년 오스트레일리아의 머치슨에 떨어진 운석에서 아마노산 및 다양한 종류의 유기물이 발견되었습니다.

 

 

 

진화와 변이

최초의 생명체가 오랜 기간 여러 세대를 거치면서 지구의 다양한 환경에 적응, 진화한 결과 현재와 같이 생물종이 다양해졌습니다.

 

(1) 진화

생물이 오랜 시간에 걸쳐 환경에 적응하여 형태와 기능 등이 변하는 현상을 진화라고 합니다.

진화가 일어나는 근복저인 원인은 개체들 사이에 유전자가 차이 나기 때문입니다.

유전자가 개체마다 달라 서로 다른 형질이 나타나게 되고, 이 형질의 차이가 축적되어 처음의 생물들과는 다른 새로운 생물종이 출현하게 됩니다.

※ 진화의 예 : 진화의 대표적인 예로 고래의 진화가 있습니다. 과거 육상 생활을 했던 고래의 조상이 오랫동안 수중 환경에 적응한 결과 오늘날과 같은 모습의 고래가 되었다고 추정합니다.

진화 => 생물이 환경에 적응하는 과정에서 형태와 기능이 변하는 것

(2) 변이

같은 생물종 내 개체들은 비슷한 형질을 나타내지만 똑같지는 않습니다. 이렇게 같은 생물종 내에서 나타나는 형질의 차이를 변이라고 합니다.

변이를 일으키는 요인은 환경적 요인에 의한 변이와 유전적 요인에 의한 변이가 있습니다.

① 환경적 요인에 의한 변이 : 빛, 공기, 온도 등 다양한 환경의 영향에 의해 형질이 차이 나는 것으로, 환경적 요인에 의한 변이는 자손 세대로 유전되지 않습니다.

② 유전적 요인에 의한 변이 : 부모로부터 물려받은 유전자에 의해 형질이 차이나는 것으로, 유전적 요인에 의한 변이는 자손 세대로 유전됩니다. 유전적 요인에 의한 변이가 나타나는 원인으로는 돌연변이와 유성 생식등이 있습니다.

환경적 요인의 호랑나비 형질 차이와 유전적 요인에 의한 사자의 털색 차이

 

※  형질의 차이 : 유전자는 형질을 결정하기 때문에 유전자가 차이 나면 형질이 달라지게 됩니다.

※  유성 생식 : 암컷과 수컷이 구별되어 있으며 각 개체에서 만들어진 생식세포가 수정하여 새로운 자손을 생산하는 생식 방법을 말하며 다른 생식 개념은 무성생식이 있습니다.

돌연변이와 유성 생식 ① 돌연 변이 : 유전자에 이상이 나타나 부모 세대에 없던 새로운 유전자가 만들어져 자손 세대에서 나타나는 현상  예) 검은색 털을 가진 개들 사이에서 돌연변이가 일어나 흰색 털을 가진 개가 나타났다. ② 유성생식 : 부모의 생식 과정에서 형성된 생식세포가 새로운 유전자 조합을 형성해 자손 세대에서 다양한 형질이 나타나는 현상 예) 흰색 털 유전자를 가지는 개와 검은색 털 유전자를 가지는 개 사이에서 흰색 털 유전자와 검은색 털 유전자를 하나씩 가지는 얼룩무늬 개가 태어났다.

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