진화란 ‘우연과 필연’의 합작품이다. 자연선택은 ‘적자생존’이라는 필연을 만들어 내는 힘이다. 환경에 더 적합한 유전 변이들이 집단 내에서 널리 퍼지면서 적응이라는 필연이 실현된다.

돌연변이라는 우연은 자연선택이라는 필연이 작동할 수 있는 진화의 재료를 제공한다. 유전 변이는 DNA의 복제나 수선 과정에서의 우연한 오류로 생성된다. 말하자면 돌연변이라는 우연이 끊임없이 점토를 만들어 내고, 자연선택이라는 필연이 도공이 되어 점토 덩어리를 온갖 쓸모 있는 그릇으로 만들어 내는 것이 진화의 한 양상이다.

진화의 제비뽑기, ‘유전적 부동’
그런데 돌연변이만큼이나 진화에서 중요한 우연이 있다. 일반인들에게는 생소할, 유전적 부동(genetic drift)이다. 진화란 집단의 유전적 조성이 변화하는 것이다. 이때 유전적 부동은 자연선택이라는 필연의 힘이 아니라 제비뽑기라는 우연의 힘에 의해 유전적 조성이 변화하는 현상을 뜻한다.

진화에서 제비뽑기라니, 무슨 말일까. 단일 수종의 어떤 숲이 벌목으로 90퍼센트가 소실되었다고 해보자. 이때 벌목된 나무들 속에 들어 있던 DNA도 다음 세대로 전달되지 못하고 사라진다. 그 결과 벌목 전과 후의 나무들이 지니고 있는 DNA의 총체가 달라진다. 벌목이라는 우연한 사건으로 집단의 유전적 조성이 변하게 된 것이다.

사실 이렇게 천재지변에 의해 집단의 크기가 줄어드는 제비뽑기가 일어나지 않아도 유전적 부동은 항상 일어난다. 생식 과정에서 일어나는 유전자 재조합 때문이다. 기본적으로 생식은 제비뽑기이다. 정자와 난자가 만들어질 때, 부모에게 받은 DNA의 절반이 염색체 교차라는 제비뽑기를 통해 섞여서 들어간다. 똑같은 부모에게서 나온 형제자매가 서로 다른 DNA를 지니는 이유가 바로 이 제비뽑기 때문이다.

그런데 형제자매의 수가 적으면 적을수록, 부모가 가지고 있는 유전 변이 중 일부가 다음 세대로 전달되지 않을 확률이 커진다. 무수히 많은 수의 자손을 낳지 않는 이상 형제자매의 DNA를 다 긁어모으더라도 부모의 DNA를 완전히 커버할 수 없으며, 이 과정에서 ‘유전 변이의 소실’이 일어난다. 이건 돌연변이만큼이나 보편적인 생명의 확률적 본성이다.

집단의 크기에 따른 유전적 부동
유전적 부동이라는 우연에서 가장 중요한 변수는 ‘집단의 크기’이다. 집단의 크기가 작을수록, 유전적 부동이 ‘세게’ 걸린다. 형제자매의 수가 적을수록 부모의 유전 변이를 더 많이 잃어버리는 것과 같다. 가장 극단적인 경우는 외동이다. 아이가 하나면 부모의 DNA 중 절반이 다음 세대에서 사라진다. 그 사라진 DNA 속에 어떤 변이가 들어있고 어떤 표현형 효과를 내는지와 무관하게 말이다.

하지만 설령 어떤 부모가 외동을 낳아 유전 변이를 잃어버리더라도, 같은 변이를 가진 다른 부모들이 많다면 그중 누군가는 다음 세대로 변이를 물려줄 것이다. 즉, 집단의 크기가 커야 제비 뽑기의 횟수가 늘어나고, 변이들을 한 명에게라도 물려줄 수 있는 가능성이 커진다.

멸종위기 종의 개체수를 충분히 유지해 줘야 하는 이유도 여기에 있다. 개체수가 줄어들면 유전적 부동이 강해지고, 유전적 부동이 강해지면 유전적 다양성 소실이 가속화되고, 유전적 다양성이 소실되면 종의 적응력 감소로 이어진다.

우연과 필연의 지배
그런데 자연선택과 유전적 부동은 따로 일어나는 사건이 아니라 동시에 일어나는 사건이다. 생물 집단은 우연과 필연의 동시 지배를 받는다. 집단의 유전적 조성은 유전적 부동을 비롯한 우연과 자연선택을 통한 필연의 합으로써 매 세대 변화한다. 중요한 것은, 이때 우연의 힘이 너무 세면 필연의 효과가 미미해질 수 있다는 것이다.

달리 말해 개체수가 적은 집단에서는 유전적 부동이 강하게 걸려서 자연선택으로 인한 적응이 교란될 수 있다. 환경에 적합한 변이가 출현해도 집단 내에서 퍼지기 전에 유전적 부동으로 소실될 수 있기 때문이다. 거꾸로 환경에 부적합한 변이가 유전적 부동으로 자연선택을 거슬러 집단 내에서 퍼질 수도 있다.

가장 극단적인 경우가 창시자 효과이다. 극소수의 개체(창시자)가 새로운 집단을 형성하게 된다면 그 과정에서 적응도가 떨어지는 변이가 집단 전체에 퍼지게 될 수도 있다. (소수의 개체가 여러 인구 집단을 형성한 인류 진화에서도 이런 일이 빈번히 일어났을 것으로 추정된다.)

중요한 것은 ‘규모의 경제’

진화적 법칙은 보편적으로 작동한다. 인간 사회에서도 그렇다. 변화하는 환경(시장)에 잘 적응하는 개인과 조직(기업)이 살아남고 번성한다. 그런데 이러한 필연의 원리가 작동하기 위해서는 ‘규모의 경제’가 실현되어야 한다.

규모가 작으면 우연의 힘이 세지고, 제비뽑기의 지배력이 강해진다. 사람은 큰 물에서 놀아야 한다는 말에는 사실 진화적 지혜가 담겨 있다. 잠재력이 있는 사람이 ‘선택’되는 필연적 사건이 일어나기 위해서는, 우연의 힘이 작아지는 큰 집단으로 가야 한다.

디자인 : 박수민

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