진화가 환경에 미치는 영향

May 14, 2023

킹스턴, RI — 후추 나방의 이야기는 교과서적인 진화론 이야기입니다. 산업 혁명 동안 석탄 연기가 영국 도시 근처의 나무껍질을 검게 만들자 몸이 흰 가지 나방이 포식자의 눈에 띄는 표적이 되었고 그 수는 빠르게 줄어들었습니다. 그러는 동안, 드물었던 검은 몸의 나방들이 새롭게 어두워진 환경에서 번성하여 지배적이 되었습니다.

가지나방은 환경 변화가 어떻게 종의 진화를 이끄는지를 보여주는 전형적인 예가 되었습니다. 그러나 최근 몇 년 동안 과학자들은 역과정에 대해 생각하기 시작했습니다. 종의 진화가 생태학적 변화를 주도하는 피드백 루프가 있을 수 있나요? 이제 로드아일랜드 대학교 연구자들의 새로운 연구는 바로 그 현상에 대한 최고의 증거 중 일부를 보여줍니다.

발표된 연구에서 Proceedings of the National Academy of Sciences에서 연구자들은 도마뱀 다리 길이의 진화적 변화가 바하마의 작은 섬에서 식물 성장과 거미 개체수에 상당한 영향을 미칠 수 있음을 보여줍니다. 연구자들은 이러한 극적인 환경 진화 효과가 자연 환경에서 기록된 최초의 사례 중 하나라고 말합니다.

생물학 교수인 제이슨 콜베(Jason Kolbe)는 “여기서 아이디어는 진화를 통해 유기체의 특성을 형성하는 환경 외에도 이러한 특성 변화가 포식자-피식자 관계 및 종 간의 기타 생태학적 상호 작용에 피드백을 주고 변화를 주도해야 한다는 것입니다.”라고 말했습니다. 로드아일랜드 대학의 과학 박사이자 이번 연구의 수석 저자 중 한 명입니다. "그리고 우리는 인구가 어떻게 지속될지, 그리고 어떤 종류의 생태학적 변화가 발생할 수 있는지 예측할 수 있도록 이러한 역학이 어떻게 작동하는지 이해해야 합니다."

지난 20년 동안 콜베와 그의 동료들은 바하마의 작은 섬들에서 아놀도마뱀 개체군의 진화 역학을 관찰해 왔습니다. 이 사슬은 면적이 수십 미터에서 수백 미터에 이르는 약 40개의 섬으로 구성되어 있습니다. 이는 연구자들이 그곳에 사는 도마뱀을 면밀히 관찰할 수 있을 만큼 작습니다. 그리고 섬들은 충분히 멀리 떨어져 있어 도마뱀들이 한 섬에서 다른 섬으로 쉽게 이동할 수 없으므로 뚜렷한 개체군이 서로 격리될 수 있습니다.

이전 연구에서는 갈색 아놀이 주변 식물의 특성에 빠르게 적응하는 것으로 나타났습니다. 덤불과 나무 가지의 직경이 더 작은 서식지에서 자연 선택은 다리가 짧은 도마뱀을 선호하므로 개체가 포식자를 피하거나 간식을 쫓을 때 더 빠르게 움직일 수 있습니다. 대조적으로, 나른한 도마뱀은 나무와 식물의 가지가 더 두꺼운 곳에서 더 잘 지내는 경향이 있습니다. 연구자들은 이러한 사지 길이 특성이 갈색 아놀에서 단 몇 세대 만에 빠르게 진화할 수 있음을 보여주었습니다.

이 새로운 연구를 위해 Kolbe와 그의 팀은 진화된 사지 길이 특성이 작은 바하마 섬의 생태계에 어떤 영향을 미칠 수 있는지 확인하고 싶었습니다. 아이디어는 자신의 섬에서 짧은 다리와 긴 다리를 분리한 다음, 도마뱀 개체수가 섬의 생태계에 어떤 영향을 미치는지 차이점을 찾는 것이었습니다.

특수한 도마뱀 싸움 장비(끝부분에 치실로 만든 작은 올가미가 달린 기둥)로 무장한 팀은 수백 개의 갈색 아놀을 포획했습니다. 그런 다음 그들은 각 도마뱀의 다리 길이를 측정하여 사지가 특히 길거나 특히 짧은 도마뱀을 유지하고 나머지는 야생으로 돌려 보냈습니다. 짧은 다리와 긴 다리를 가진 도마뱀의 뚜렷한 개체군을 확보한 후에는 이전에 도마뱀이 살지 않았던 섬에 각 개체군을 풀어주었습니다.

실험 섬은 대부분 직경이 작은 식물로 덮여 있었기 때문에 연구자들은 다리가 짧은 도마뱀이 해당 환경에 더 잘 적응할 것이라고 예상했습니다. 즉, 나무와 덤불에서 먹이를 더 잘 잡을 수 있고 더 기동성이 뛰어날 것으로 예상했습니다. 연구자들이 대답하고 싶었던 질문은 매우 효과적인 사냥꾼의 생태학적 영향을 감지할 수 있는지 여부였습니다.