호아친 : 진화론의 수수께끼가 되고 있는 새

미디어위원회
2022-11-29

호아친 : 진화론의 수수께끼가 되고 있는 새

(What’s Up with Hoatzin?)

by Jerry Bergman, PhD


호아친의 기원은 여전히 진화론자들을 당혹스럽게 만들고 있다.

그 새는 세상에서 가장 이상하고, 수수께끼 같은 조류 종이다.


    호아친(hoatzin)은 DNA 염기서열 분석을 이용하여 진화 역사를 규명하려는 진화론자들의 시도를 좌절시키고 있었다. 또한 그러한 시도는 이 독특한 동물과 그것의 추정적인 진화적 조상 사이의 간격을 메우는 데 실패했다. 그 문제는 진화론자들에게 악몽이 되고 있었다.

아래에서 검토한 호아친에 관한 내용은 진화를 지지하기보다는, 사실 창조를 지지한다. 미국 자연사박물관의 조류학자 조엘 크라크래프트(Joel Cracraft)는 호아친을 "세상에서 가장 이상하고 수수께끼 같은 조류 종"라고 부르고 있었다.[1]


왜 가장 수수께끼 같은 새일까?

.호아친. <From Wikimedia Commons>.


오늘날 호아친(hoatzin, Opisthocomus hoazin)은 남아메리카의 아마존 및 오리노코 삼각주(Orinoco deltas, 베네주엘라 동부)와 같은 열대우림과 몇몇 동물원에서 살고 있다. 그 새는 놀라울 정도로 화려한 몸을 지탱하는 짧은 다리를 가진, (65cm 정도의) 닭 만한 크기의 새이다. 그 새는 독특한 특징을 갖고 있어서, 수년간의 노력에도 불구하고, 다른 조류 과(bird family)에 그것을 적합시킬 수 없었다. 결과적으로, 그것을 위해 완전히 새로운 과인 호아친과(Opisthocomidae)가 만들어져야 했다.

호아친, 오리너구리(platypus), 아르마딜로(armadillo), 키위(kiwi, 무익조), 글립토돈(glyptodon), 가시두더쥐(echidna)와 같은 동물들은 모두 진화론에 문제가 되고 있다. 왜냐하면 이들 생물들은 너무 독특하고, 다른 동물들과 너무 달라서, 한 과(family)에 배치시키기가 어렵기 때문이다. 따라서, 그들의 진화적 조상 계통나무를 만드는 것은 매우 어렵다. Current Biology 지(2022. 10. 24)에서, 조엘 크라크래프트는 호아친에 대한 분류학자들의 좌절감을 이렇게 묘사했다. 

지난 반세기 동안, 호아친의 진화적 관계에 대해 많은 형태학적 및 유전학적 연구가 이루어졌지만, 그것에 대해 보여줄 것이 거의 없었다. 가까운 친척으로 닭목(galliforms, 닭, 칠면조, 꿩 등)에서부터, 뻐꾸기, 비둘기, 도요타조(tinamous), 그리고 많은 다른 목(orders)의 조류들이 제안되어왔다. 호아친의 진화적 관계는 여러 연구들에 대해 완강했고, 심지어 계통유전체학(phylogenomics)의 시대에도 여전히 그렇게 남아 있다. 방대한 양의 데이터와 정교한 계통발생 알고리즘을 가지고도, 우리는 여전히 호아친의 가장 가까운 살아있는 친척에 대한 명확한 생각을 갖고 있지 못하다. 서로 다른 데이터 세트와 분석 방법을 사용하는, 여러 유전체 규모의 분석들이 일치된 합의점을 찾지 못했기 때문이다.[2]


왜 가장 이상한 새인가?

호아친은 특이한 특징으로 인해 다양한 명칭으로 불려왔다. 가령 새끼(병아리)의 날개에 있는 발톱으로 인해 ‘파충류 새(reptile bird)’, 식물 잎을 발효시켜 악취가 남으로 인해 ‘스컹크 새(skunk bird)‘, 길고 뾰족한 오렌지색 깃털의 지저분한 볏 때문에 ’펑크록 새(punk rock bird)‘라는 이름들을 갖고 있다.[3] 분류학자들은 호아친의 진화적 계통을 알아내려고 노력해왔지만, 점점 더 큰 좌절을 느끼고 있다.

이전의 연구들은 호아친과 가장 가까운 친척으로, 도요물떼새(shorebirds, order Charadriiformes(도요목)), 뜸부기(rails), 두루미(cranes, Gruiformes)를 지목했지만, 다른 연구에서는 호아친이 해안가의 새들이나 두루미와 관련이 없다는 것을 발견했다.[4] 아무도 확실하게 아는 사람이 없다.

이 새의 계통발생을 결정하는 것이 그렇게 어려운 또 다른 이유는 다음과 같은 것 때문이다.

유전체의 어떤 구성 요소가 가장 계통발생학적으로 유용한지에 대한 합의가 부족하다. 따라서 연구는 서로 다른 유전체 데이터 샘플을 사용하고, 서로 다른 방식으로 결합하며, 다양한 분석 모델을 적용한다... 그들의 상호 관계를 해독하는 것은 매우 어렵다. 이것은 특히 호아친에게 사실인데, 왜냐하면 호아친이 가계를 대표하는 유일한 살아있는 존재이기 때문이다. 이러한 요인들 때문에, 주어진 연구에서 계통발생학적 결과가 어떻든 간에, 그러한 관계에 대한 통계적 지지는 결정적이지 않았다.[5]

호아친은 다른 모든 새들과 또 하나의 특징을 갖고 있다. 어떤 알 수 없는 이유로, 그들은 물 위의 나무에 둥지를 튼다. 그것은 그들이 물을 마실 필요가 있기 때문이 아니다. 아이러니하게도, 그들이 먹는 과일, 잎, 꽃에는 그들이 필요로 하는 수분이 포함되어 있기 때문에, 물을 거의 마시지 않는다.[6] 그러나 물 위에서 사는 것은 위험을 초래한다. 만약 병아리가 부주의함으로 둥지에서 떨어지거나, 위협을 받아 밖으로 뛰쳐나온다면, 그것은 물에 빠질 것이다. 하지만 그런 일이 일어나면, 또 다른 독특한 설계가 분명하게 드러난다. 

새끼는 물 표면이나 물속에서 수영을 할 수 있고, 다시 안전한 둥지로 돌아가기 위해, 나무를 기어오를 수 있다. 새끼는 또 다른 기묘한 적응을 통해 이것을 성취하는데, 어린 병아리의 날개에는 두 번째와 세 번째 손가락(지골) 끝에 두 개의 작은 발톱이 있다. 그것은 물 밖으로 몸을 들어올리고, 초목을 통해 이동하는데 사용된다. 이 날개발톱(wing-claws)은 그들이 날 수 있게 된 직후에 대게 사라진다.[7]

호아친은 그들이 살고있는 수로 근처에서 강력한 비행 생물이다. 이것은 비교적 큰 날개를 필요로 하며, 밝은 색의 비행 깃털이 달려 있다. 그러나 이들의 날개는 장거리 비행에 적합하지 않다. 호아친은 한 나무에서 다른 나무로 날아가는 것보다 더 많이 날지 않으며, 대부분 한 가지에서 다른 가지로 건너간다.


호아친의 독특한 소화기계

호아친이 다른 새들과 구별되는 또 하나의 주요한 차이점은 그것의 소화기계이다. 호아친은 식물 잎을 주로 먹는데, 이것은 두 가지 문제를 야기시킨다. 셀룰로오스(cellulose)는 소화되기 어렵고, 다른 먹이보다 적은 에너지를 함유한다. 호아친의 소화기계는 독특한데, 셀룰로오스를 소화하기 위해서 박테리아를 사용할 뿐만 아니라, 소낭(crop)이라고 불리는, 식도의 아래 부분에 있는 용기 안에서, 음식을 분해하기 때문이다. 다른 새들은 그들의 소낭 또는 모래주머니(gizzard)를 작은 돌들로 채워 먹이를 갈아 소화를 돕는데 사용한다. 또한 이 소낭은 새의 위장(stomach) 안으로 들어가는 음식의 흐름을 조절하는 역할을 한다. 그러나 호아친의 소낭은 생존에 필요한 영양분을 얻기 위해서, 매일 섭취해야 하는 많은 양의 잎을 수용하도록, 위장보다 약 50배 더 크다. 이 비정상적으로 큰 소낭에 필요한 공간 때문에, 호아친의 흉골(가슴뼈)은 크기가 줄어들어 있다. 이 먹이 습관과 소화기 생리학은 다른 조류들에서는 사용되지 않고 있지만, 초식 포유동물의 그것과 유사하다.

호아친의 소화기계는 전형적인 새의 패턴과 반대이다. 그것은 전장 발효(foregut fermentation, 앞창자 발효)라고 불리는 과정을 사용한다.[8] 호아친은 엽식동물(folivores)로서, 잎을 주로 먹는 초식동물이다. 성숙한 잎에는 소화하기 어려운 셀룰로오스가 많이 함유되어 있어서, 대부분의 다른 먹이 공급원보다 적은 에너지를 공급한다.[9] 결과적으로, 코알라(koalas)와 같은 엽식동물은 긴 소화관을 갖고 있고, 신진대사가 느리다. 많은 엽식동물들이 그들의 먹이인 잎에서 영양분을 추출하기 위해, 공생 박테리아에 의존한다. 1993년 Journal of Comparative Physiology 지에 실린 한 논문은 호아친이 "혼합된 박테리아 집단에 의해 소낭에서 광범위한 발효를 진행할 수 있는, 알려진 유일한 엽식성 조류"라고 언급하고 있었다.[10]

초식성 포유류에서는 흔히 볼 수 있지만, 호아친에서 독특한 발효 세균의 사용은 진화론이 설명해야 할 또 다른 과제를 만들어낸다. 1993년 논문에서 제안된 한 가지 제안은 "포유동물과 조류에서 전장발효의 진화는 수렴진화했을 가능성이 높다"는 것인데, 이것은 다른 조류들 사이에서는 진화하지 않았지만, 어떻게든 호아친 유전자 계통에서는 진화했다는 것을 의미한다.[11] "수렴진화(convergent evolution)"라는 개념은 과학적 용어인 것처럼 위장하고 있지만, 과학적 엄격함을 벗어난 것이다. 진화론자들은 서로 관련이 없는(진화계통나무에서 멀리 떨어진) 생물들에서 유사한 장기나 기능의 기원을 설명할 때, "수렴"이라는 용어를 사용한다. 사실 이러한 주장은 말장난에 불과한 것이다.

때때로 자연선택은 두 생물체가 같은 특성을 갖도록 압력을 가한다. 새(조류)와 박쥐(포유류)는 비행 능력을 각각 독립적으로 진화시켰다. 칼새(swifts)와 제비(swallows)는 각각 거의 동일한 윤곽을 가진 공기역학적 식충동물(insectivores)로 진화했지만, 발성 기관과 발뼈와 같은 특성들은 그들이 먼 친척이라는 것을 보여준다. 분류학자들은 공통조상을 수렴진화와 구별하는 방법에 자주 동의하지 않기 때문에, 문헌들은 진화계통나무와 종종 충돌하고 있으며, 몇몇 20세기 생물학자들은 포기할 준비가 된 것처럼 보인다.[12]


유전체에서 진화적 조상 찾기

일부 진화론자들은 유전체 염기서열 분석이 호아친과 같은 특히 어려운 사례에 대한 계통나무를 최종적으로 해결해 줄 수 있기를 희망했었다. 진화론자들의 목표는 생물체의 진화계통나무가 확립되는 것이었다.

생물학에서 진화계통나무는 화학에서 주기율표와 같이, 이 분야에서 기초이며 상징물이다. 다윈은 한 친구에게 "내 생애에서는 볼 수 없겠지만, 자연의 위대한 왕국의 꽤 진실된 계통나무를 갖게 될 때가 분명히 올 것이라고 믿는다"고 썼다. 21세기가 바뀔 무렵, 유전체 염기서열 분석의 부상은 다윈의 꿈을 가까이 가져다주는 것처럼 보였다. "살아있는 종과 멸종된 종 모두를 포함하여, 진화계통나무 전체를 재구성하는 것이 현실이 되었다." … 생물학자 에드워드 오즈번 윌슨(Edward Osborne Wilson)은 그러한 계통나무가 생물학을 통일시킬 수 있을 것이라고 예측했었다. 그것의 가치는 계산할 수 없을 정도일 것이다; 진화계통나무는 이미 코로나바이러스에 대해 우리의 이해를 심화시켰다.[13]

조세핀 스틸러(Josefin Stiller)는 모든 조류 유전체(bird genome)의 염기서열을 분석하기 위한 국제적인 팀의 일원이었다. 스틸러가 B10K라고 불리는 프로젝트에 참여했을 때, 그녀의 동료들은 살아있는 새들의 다양성을 나타내는, 신중하게 선택된 363종의 새들을 표본으로 만들기 위해, 박물관과 실험실을 자세히 조사하고 있었다. 세 나라에 있는 네 대의 슈퍼컴퓨터의 도움으로, 스틸러와 그녀의 동료들은 그 새들이 어떻게 서로 관련되어 있는지를 결정하기 위해서, 새들 각각의 DNA를 비교하기 시작했다. 이 아이디어는 "조류 유전체의 완전한 염기서열 분석은, 이 새들의 진화적 기원에 대한 미스터리를 풀어낼 수 있을 것"이라는 것이었다. The New Yorker 지에 기고한 벤 크레이르(Ben Crair)의 글은 다음에 무슨 일이 일어났는지 기술하고 있었다.

불행하게도, 그 과정 초기에 연구자들은 호아친(Opisthocomus hoazin)이라고 불리는 주요한 진화론적 수수께끼와 맞부딪쳤다. 곧 그들이 갖고 있던 초기의 낙관주의는 그들이 발견한 것에 의해 산산조각이 났다. 연구에 참여했던 한 선도적인 연구자는 "이 새에 대해 완전히 놀랐다"며, 호아친은 진화 패러다임의 어느 곳에도 들어맞을 수 없다는 것이었다. DNA 분석은 진화에 대한 기록을 돕는 대신에, 그 반대 역할을 했다. 한 가지 예로:

과학자들은 오랫동안 매(hawks), 독수리(eagles), 송골매(falcons)와 같은 낮에 활동하는 사냥꾼들은 모두 한 마리의 맹금류로부터 후손되었다고 가정해왔다. 그러나, 유전자 계통나무에서, 매와 독수리는 독수리류(vultures)와 함께 가지를 공유했지만, 송골매는 참새목(passerines)과 앵무새와 더 가까운 친척인 것으로 밝혀졌다. 이것은 송골매가 매나 독수리보다는 화려한 금강앵무(macaws)와 작은 참새(sparrows)와 더 가까운 친척이라는 것을 의미했다.[14]

결국, 호아친의 수수께끼를 푸는 것을 돕기 위해 고안된 DNA 분석 연구는

호아친의 수수께끼를 풀지 못했다. 그것은 그 수수께끼를 더 심화시켰다. 2014년 한 분석에 따르면, 호아친과 가장 가까운 살아있는 친척은 두루미(cranes)와, 갈매기(gulls)나 물떼새(plovers)와 같은 해안새(shorebirds)였다. 2020년의 한 논문은 이 어설픈 비행 생물(호아친)은 작고 공중정지 비행을 하는 벌새(hummingbirds)와, 고속 이동을 하는 칼새(swifts)를 포함하는 집단의 자매 종이라고 결론지었다. 크라크래프트는 "솔직히 이 세상에 호아친이 무엇인지 아는 사람은 아무도 없다"고 말했다. 호아친은 진화론적 수수께끼의 더 많은 잃어버린 조각들을 갖고 있을 수 있다. 많은 생물학자들이 고려하기를 꺼리는, 수수께끼들의 스핑크스일지도 모른다. 만약 진화 패턴이 사실 나무가 아니라면, 어떻게 되는 것일까?[15]


요약

호아친의 형태(morphology)와 특별한 특성들은 새의 진화론적 계통발생과 맞지 않는다. 해부학적 특성이 호아친을 계통나무에 적합시키지 못했을 때, DNA 분석이 시도되었다. 불행하게도, 호아친의 유전체는 다른 새들과 어떤 밀접한 진화적 관계도 확인하지 못했다.[16]

여기서 강조된 사례는 진화론적 유전체 연구의 일반적인 경향에 대한 한 가지 예일 뿐이다. DNA는 종종 멀리 떨어져 있는 생물학적 집단들, 때로는 가까운 가계들 사이의 공통조상을 드러내지 못한다. 오히려, 형태학적, 유전학적 증거들 대부분은 가계 그룹(종류) 내에서 다양한 생물들이 그 종류대로 번식한다는 관점을 지지한다. 창세기에 처음 기록된 그러한 견해는 여전히 유효한 것이다.


References

[1] Cracraft, Joel. 2022. The Hoatzin. Current Biology 32(20): R1068-R1069, p. R1068, October 24.

[2] Cracraft, Joel. 2022. The Hoatzin. Current Biology 32(20): R1068-R1069, p. R1068, October 24.

[3] Crampton, Linda. 2022. 40 Hoatzin or Stinkbird Facts: A Strange and Unique Animal. Owlcation, May 27.

[4] Cracraft, 2022, R1068.

[5] Cracraft, 2022, R1068.

[6] Dominguez-Bello, M.G., et al., 1994. Ecology of the Folivorous Hoatzin. The Auk 111(3): 643-651, July 1.

[7] Cracraft, 2022, R1068.

[8] Dominguez-Bello, M.G., et al. 1993. Evolutionary significance of foregut fermentation in the hoatzin (Opisthocomus hoazin; Aves: Opisthocomidae). Journal of Comparative Physiology B 163(7): 594–601, December; doi:10.1007/BF00302119.

[9] Cork, S.J., and A.C.I. Warner. 1983. The passage of digesta markers through the gut of a folivorous marsupial, the koala Phascolarctos cinereus. Journal of Comparative Physiology 152:43–51.

[10] Dominguez-Bello, et al., 1993.

[11] Dominguez-Bello, et al., 1994.

[12] Crair, Ben. 2022. The Bizarre Bird That’s Breaking the Tree of Life. Darwin thought that family trees could explain evolution. The hoatzin suggests otherwise. Real Clear Science, July 19.

[13] Crair, 2022.

[14] Crair, 2022.

[15] Crair, 2022.

[16] Crair, Ben. 2022. “The Bizarre Bird That’s Breaking the Tree of Life.” The New Yorker (July 15, 2022); https://www.newyorker.com/science/ elements/the-bizarre-bird-thats-breaking-the- tree-of-life/.

*Dr. Jerry Bergman has taught biology, genetics, chemistry, biochemistry, anthropology, geology, and microbiology for over 40 years at several colleges and universities including Bowling Green State University, Medical College of Ohio where he was a research associate in experimental pathology, and The University of Toledo. He is a graduate of the Medical College of Ohio, Wayne State University in Detroit, the University of Toledo, and Bowling Green State University. He has over 1,300 publications in 12 languages and 40 books and monographs. His books and textbooks that include chapters that he authored are in over 1,500 college libraries in 27 countries. So far over 80,000 copies of the 40 books and monographs that he has authored or co-authored are in print. For more articles by Dr Bergman, see his Author Profile.


*참조 : 진화론은 증거와 맞지 않는다 : 진화론자들도 인간 진화는 대혼란이라고 말한다.

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오리너구리의 비밀… 절묘한 기능 갖춘 ‘움직이는 동물원’

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진화론자들을 기절시킨 오리너구리 화석 : 1억1천2백만 년(?) 전까지 거슬러 올라간 단공류의 출현

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오리너구리는 공룡들과 함께 살았다.

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알을 낳는 가시두더지는 진화론적 설명을 거부한다.

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가시두더지 수수께끼... 그리고 오리너구리 퍼즐

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출처 : CEH, 2022. 11. 2.

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번역 : 미디어위원회



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