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책소개

종의 다양성을 불러일으킨 캄브리아 폭발
생물을 연구함에 있어 화석은 중요한 연구자료다. 그런데 생물화석은 과거 모든 시기에서 골고루 발견되지 않는다. 특별히 약 5억 3,000만 년 전인 캄브리아기의 생물화석이 상당히 많이 발견된다. 여기에는 몇 가지 이유가 있는데 첫 번째로는 이 시기에 많은 동물들의 골격이 일제히 진화했기 때문이다. 유기물이 주성분인 다른 부분과 달리 골격은 화석으로 남기 쉽다. 두 번째 이유는 많은 동물의 ‘체계’가 이 시기에 완성됐기 때문이다. 현재 지구상의 동물은 대략 30개 이상의 그룹으로 분류되는데, 이 시기에 수많은 동물의 체계가 형성됐다. 심장과 눈이 생기고 각기 다른 형태를 지니게 되면서 화석으로 남겨지기 쉬웠던 것이다. 이처럼 다양한 생물이 폭발적으로 진화했던 시기를 ‘캄브리아 폭발’이라고 부른다.

폭발적 진화를 일으킨 핵심적인 사건
캄브리아 폭발은 동물 진화 역사에서 가장 큰 사건이다. 캄브리아기 폭발이 일어난 계기에 대해선 여러 가지 추론이 가능하다. 어떤 연구자는 바닷물의 인 농도가 증가한 것을 이유로 든다. 물론 척추동물의 뼈가 인산칼슘으로 이루어져 있으니 인 농도의 증가가 진화에 관여했을 수도 있다. 그러나 캄브리아기에 탄생한 골격은 탄산칼슘으로 된 것도 있고, 이산화규소로 된 것도 있다. 인 농도만으론 설명이 부족하다. 기후의 온난화나 대륙과 해양의 변화로 인한 서식지 다양화도 이유가 될 수 있지만 이처럼 환경적인 요인은 캄브리아기 이전에 이미 조성되어 있었다. 만약 진화를 위한 환경이 이미 갖춰져 있었다면 어떤 사소한 계기가 진화를 폭발시킨 건 아니었을까? 마치 과냉각수가 들어 있는 병을 흔들었을 때 순식간에 물이 어는 것처럼 말이다. 캄브리아 폭발을 발생시킨 ‘병을 흔드는 행동’이 무엇이었을까?

신체에 남아 있는 진화의 증거들
최초의 동물은 바다에서 탄생했고, 꽤 오랫동안 동물은 물을 떠나지 못했다. 그러다 어느 순간 육지로 진출했고 새로운 모습으로 진화하기 시작했다. 동물이 호흡을 하려면 산소가 필요한데 물고기들은 주로 아가미로 호흡하고 육상동물은 폐로 호흡한다. 그런데 몇몇 동물의 경우 아가미와 폐를 함께 가지고 있는 경우가 있다. 한편 고래의 경우 줄곧 물속에서 생활하는데도 폐로 호흡을 한다. 바로 여기에 생물의 진화 과정을 엿볼 수 있는 힌트가 있다. 이 책은 다양한 동물의 신체기관을 통해 생물이 어떤 과정을 거쳐 인간의 형태로 진화해왔는지 살펴본다.

저자소개

1961년 도쿄에서 출생했다. 도쿄대 대학원 의학계 연구과 박사과정을 수료했다. 민간 기업에서 근무하다 대학으로 돌아와, 도쿄대 종합연구박물관 연구사업 협력자로 일하고 있다. 주요 저서로는 코단샤 과학출판상을수상한 《화석 분자생물학》 《우주에서 어떻게 인간이 탄생했을까》 등이 있다.

목차

제1장 막 - 생물과 무생물 사이에는 무엇이 존재하는가?
따뜻한 가정집과 같은 세포
쓰러져가는 오두막과 같은 바이러스
스스로 단백질을 만드는 생물
막히지도 뚫려 있지도 않은 세포막
문어처럼 생긴 세포막 구조
달면 삼키고 쓰면 뱉는 세포막
모든 생물의 공통선조 루카

제2장 입 - 씹는 힘이 강하면 생존에 유리할까?
동물이란 입이 있는 관이다
새우는 등과 배가 반대다
단순한 구멍에서 열고 닫는 턱으로
귀 뼈가 된 포유류의 아래턱
턱으로 소리를 들을 수 있다?
씹는 힘이 약한 쪽이 유리할 때도 있다

제3장 뼈 - 폭발적 진화는 왜 일어났을까?
단단한 부분이 필요했던 생물
골격의 세 가지 역할과 진화론
단순한 화석과 복잡한 화석
캄브리아기에 갑자기 늘어난 다양성
폭발을 일으킨 사소한 계기
먹지 않으면 먹히는 생존 경쟁
왜 치아는 금속이 아닐까

제4장 눈 - 눈이 없어도 사물을 볼 수 있을까?
소리와 전기로 사물을 보는 동물
효율성이 가장 좋은 눈
캄브리아 폭발과 포식자의 출현
'완성품'이 아닌 인간의 눈
생물에 따라 다른 '최고의 눈'

제5장 폐 - 어떻게 공기 중에서 호흡하게 되었을까?
폐로 호흡하는 물고기들
부레와 폐 중 어느 쪽이 먼저 생겼을까
'오컴의 면도날'로 생각하기
폐가 먼저 진화한 이유

제6장 다리 - 물고기에게도 다리가 있을까?
사지동물에 나타나는 뼈의 법칙
다리가 된 지느러미
팔굽혀펴기가 가능한 물고기
손가락이 있던 익티오스테가
육지 진출과 다리 진화의 관련성
물에서 진화한 다리

제7장 깃털 - 공룡은 하늘을 날았을까?
너무 닮은 시조새와 파충류
가장 확실한 증거 쇄골
새의 진화에 대한 논쟁의 종착
땅을 달리다가 날았다?
활공하다가 날았다?
경사면을 뛰어 올라가다가 날았다?
살아 있는 공룡

제8장 뇌 - 인간의 뇌가 발달한 이유는 무엇일까?
인간을 인간답게 하는 것
필트다운인 스캔들
날조를 가능하게 만든 편견
침팬지가 인간이 될 수 없는 이유
직립 이족보행과 두개골의 관계
연비가 너무 나쁜 뇌
인간보다 돌고래가 영리했던 시대
인간은 왜 두 발로 서게 되었을까

제9장 성 - 성별이 있는 이유는 무엇인가?
성별이 있으면 진화에 유리할까?
뒤떨어지는 자손이 태어날 가능성도 똑같다
생물은 바이러스에 무조건 진다
붉은 여왕 가설
정자의 발견과 오해
죽지 않고 분열하는 생식세포
두 개의 생식세포를 만나게 할 최적의 방법

제10장 생명 - 생명은 물질로부터 만들어질까?
생명 탄생의 비밀과 '화학 진화'
초기 지구를 재현한 밀러의 실험
의문의 아미노산
생물은 아미노산에서 만들어졌을까
생물의 '중심 원리'
DNA가 먼저일까, 단백질이 먼저일까?
셀로판테이프로 입체를 만들려면
가설1-RNA 월드
가설2-단백질 월드
'유사 복제'로 설명했지만

맺음말 인간의 진화는 끝나지 않았다
참고문헌

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