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얼굴은 인간을 어떻게 진화시켰는가/애덤 윌킨스

 

 

<얼굴은 인간을 어떻게 진화시켰는가>의 저자 애덤 윌킨스는 인간의 얼굴에서 왜 주둥이는 사라지고 이마가 생겼는지

얼굴과 뇌는 어떻게 연결되어 있고 턱과 근육 메커니즘, 얼굴 표정이 어떻게 진화해 왔는지를 발생학, 분자 유전학, 분자생물학, 세포생물학, 고생물학 등을 총 동원해서 얼굴의 진화를 서술해 나갑니다.

내용이 워낙 방대하여 2회에 걸쳐서 요약 소개합니다.

1부에 이어

 

얼굴의 역사-최초의 척추동물에서 최초의 영장류

 

최초의 턱을 가진 유악어류는 4억 2500만 년에서 4억 1천만 년 전인 실루리아기 후반이나 데본기 초반 이후에 등장한 것으로 보인다. 당시의 화석이 다수 발견되었다. 이는 턱을 가지는 것이 생존에 유리했으며 급격한 확산과 분화를 가능하게 해주었다는 것을 보여 준다.

 

턱이 어떻게 진화했는가?

무악 어류의 하악궁이 유악어류에서 볼 수 있는 움직임이 자유로운 아래턱이 전신이었다고 전제한다.

최초의 무악어류에서 최초의 유악어류가 생겨나기까지 7500만년에서 9000만년이라는 시간 간격이 존재한다는 사실은 턱의 발생은 우발적이고 발생 가능성이 낮은 사건이었다.

유악어류가 탄생하고 척추동물을 얼굴을 형성하기 위한 기본 구조가 완성되었다. 핵심 혁신이라고 부른다. 다시 말해 새로운 특성을 지닌 생명체가 확산되고 분화될 수 있도록 주요한 적응 변화, 즉 적응방산을 촉진하는 진화상의 변화다. 두개골의 진화에서 턱의 발달은 머리에 이어 두 번째로 중요하지만, 어떤 의미에서는 더 의미 있는 사건이라 할 수 있다.

 

포유류형 파충류라고 불렀던 초기 단궁류는 결과적으로 포유류의 직계 조상이 되는 계통으로 진화했고 여기에서 포유류가 탄생했다. 폐름기 대멸종을 거쳐 트라이아스기에 공룡이 눈에 띄었고 단궁류는 소수집단이 되었다.

 

초기 단궁류부터 진정한 포유류까지

단궁류의 두개골 특징은 강력한 턱 운동을 가능하게 해주었다. 관자놀이 측두창의 발달은 다fms 동물들을 잡아먹을 수 있는 기회를 증가시켰고 육식성 식생활을 확산시켰다.

 

포유류 특성의 진화: 얼굴과 관련된 4가지 형질

최초의 단궁류에서 최초의 진정한 포유류까지 진화하는 과정은 대략 3억2천만 년에서 1억 6천만 전까지다. 이 기간에 이 계통에 속하는 동물들의 얼굴은 반룡류의 공룡처럼 생긴 얼굴에서 털로 덮이고 포유류형 주둥이와 분화된 치아를 가졌으며 귀가 위로 솟은 초기 유대류와 태반류의 모습으로 극적인 변화를 겪었다.

얼굴에 영향을 주는 4가지 포유류 형질과 이들의 발달과 유전적 기반은

포유류형 치아와 털, 근육, 주둥이로

특히 치아의 발달은 턱의 발달과 관련이 있다.

 

영장류는 곡비원류(동그랗게 말린 코)와 직비원류(단순한 코)로 나뉜다.

코의 촉촉함 정도-->곡비원류는 콧구멍을 둘러싸고 있는 부분이 촉촉하다. 반면 진원류는 원숭이와 유인원, 인간에서 볼 수 있듯이 건조한 코를 가지고 있다. 곡비원류와 직비원류의 또 다른 차이점은 윗잎술에 있다. 곡비원류는 개, 고양이와 마찬가지로 ‘갈라진’ 윗입술을 가졌다. 직비원류는 이어진 윗입술을 가지고 있다.

진원류의 출현으로 인간의 얼굴이 진화하는데 필요한 토대가 만들어졌다. 그리고 이와 관련해서 유인원 줄기집단을 특징짓는 세 개의 특징이 있다.

1 정밀한 시각 눈, 2 얼굴표정을 잘 드러내게 하는 털이 사라진 얼굴, 3 치아와 입술에 변화를 가져온 축소된 주둥이다. 그러므로 인간이 얼굴이 가지는 독특한 특성의 대부분은 직비원류 계통 초기에 이들을 곡비원류와 갈라지게 만든 형질들이 완성되면서 만들어졌다.

 

진원류는 언제 처음 등장했을까? 최초의 화석들은 약 3700만 년 전으로 추정된다. 그러나 화석을 통해 판단컨대 진원류가 다양해지기 시작한 시기는 1500만에서 2천만 년 후인 에오세 후반이다.

 

코의 특징에 따라 광비원류는 넓적한 코를 의미하지만, 코의 넓적한 코 자체가 아니라 바로 넓은 콧구멍이다. 협비 원류는 콧구멍의 좌우가 붙어 있으며 아래쪽을 향한다. 또 다른 차이점은 작은 어금니 개수다. 생리학적 차이도 존재한다. 협비원류는 3원색을 판별할 수 있는 눈을 가지고 있는 반면, 거의 모든 광비원류는 2색형 색각을 가지고 있다.

협비원류의 또 다른 집단은 호미닌을 포함하는 호미노이드에 속하는 유인원이다. 인류의 진화와 우리를 만든 존재는 유인원 계통이다.

 

인간 얼굴에서 독특한 형질의 유전적 기반 두 가지는 주둥이가 사라지고 이마가 생겨난 것이다.

 

몸짓과 얼굴 표정: 언어의 출발점인가?

언어의 탄생은 인간의 손과 연관이 있다.

다윈 인간의 유래에서 이족 직립보행은 손을 자유롭게 해 주었다.

 

인간의 얼굴 인식 능력

대뇌피질에서 주요 영역 3개가 얼굴 인식에 특별히 중요하다는 사실이 확인되었다. 두 영역은 관자엽에 위치하며 세 번째 영역은 후두엽에 있다. 가장 특징적 영역은 측두엽 안쪽의 브로드만36,37영역 부근과 얼굴에 대한 정보를 처리하는 측두엽의 접힌 부분인 방추형 이랑의 일부다.

 

얼굴 표정은 오래된 영장류의 능력인 반면, 말하기 자체는 인간만이 가지는 독특한 능력이기 때문에 얼굴 표정과 말하기의 활발하고 지속적인 관계는 새로운 회로의 진화를 수반한다. 이 새로운 회로는 주요한 언어 생산기관과 얼굴이 표정을 조정하는 신경회로를 새롭게 연결하는 데 관여한다. 실제로 논리정연하게 말할 수 있게 해 주는 신경회로인 음운 고리가 진화하는 동안에 음운고리와 얼굴근육을 조정하는 신경회로도 새롭게 연결되었다.

이런 변화들이 어떻게 진화적인 변화들로 바뀌었는가? 새로운 돌연변이가 발생하고 새로운 신경회로가 형성되면서 이 돌연변이를 가지고 있는 모든 개체들이 발달하는 동안에 새로운 기능적 속성이 만들어진다고 볼 수 있다. 즉 다수의 유전적 변화가 관련되었다고 볼 수 있다.

 

새로운 신경회로의 진화

신경회로는 전기신호를 연속적으로 전달하는 뉴런들이 사슬처럼 연결된 구조다. 모든 신경회로가 이런 구조이기 때문에 정신적 감정적 상태와 연과된 모든 신경 반응은 이 구조를 바탕으로 만들어진다.

 

이론상 돌연변이는 DNA염기서열에 변화가 일어난 것이다. 그러나 특정 유전자의 DNA 조절부위에 특정 단백질이 결합하는 데 발생하는 안정적인 변화들로 구성된다. 이들은 염색질(크로마틴)에 영향을 주는 변화들로 이런 유전자들을 에워싸면서 이들의 조절을 변경한다. 후성돌연변이라고 이런 변화들은 보통의 돌연변이보다 훨씬 높은 빈도로 유발될 수 있다.

 

결론

사회적 상호작용, 사회적 압력이 인간 얼굴의 진화에 영향을 미쳤다. 턱의 진화와 함께. 얼굴의 이런 형태학적 변화와 표현능력의 변화들은 고도로 사회적인 동물들의 생존에 영향을 주었을 것이다. 두뇌와 얼굴의 공진화다.

지난 7만년 동안 인간의 얼굴을 포함해서 수 많은 변화가 일어났다.

 

종 분화 이후: 진화하는 현대 인간의 얼굴

 

현생인류는 지난 5억 년간 플라이스토세의 후반에 출현했다. 진정한 언어는 플라이스토세 후반에 인류의 생존을 보장해주었을 뿐만 아니라 다른 동물들과 구별짓게 해주었다.

종 분화 이후의 문명의 발달, 손 사용, 자기 길들이기.

 

얼굴의 진화적 기원

얼굴 없는 척삭동물에서 최초의 얼굴까지

시작은 물고기 얼굴이었다. 신경능선세포의 진화적 발달로 신경능선세포 생성을 위한 분자 기계의 대부분이 이미 준비되어 있었지만, 비교적 소수의 유전적 변화들이 신경능선 전구세포가 상피-간엽 이행을 통해 새로운 장소로 이동하고 이런 장소들에서 새로운 종류의 세포들로 분화하는 능력을 획득할 수 있게 되었다. 머리에서 쌍을 이루는 감각 기관들은 특히 시각과 후각 기관들을 발달하게 하는 신경판의 진화는 척추동물 얼굴의 진화적 기원을 동반했고 완성시켰다.

 

캄브리아기의 폭발의 처음 1천만 년에서 2천만 년 동안에 현재의 동물 문 대부분의 원시형태가 생성되었다.

무악 어류는 5억1천만년에서 4억 9천만 년 전 사이에 등장했다.

 

유악 어류 혁명

척추동물 역사의 문을 활짝 열어젖힌 변화는 턱의 진화였다. 오르도비스기의 4억 4천만년-4억 1천만 년 사이에 무악어류의 한 계통에서 턱의 진화가 발생했다.

턱을 형성하기 위한 유전적 변환은 그다지 크지 않았지만 그 결과는 상당했다.

 

 

양막류의 증식과 다양화로

몇몇 양서류계통이 크게 번성하고 다양화된 계통은 트라이아스기에 공통으로 발달한 이궁류와 쥐라기 동안에 최초의 포유류로 발전한 단궁류였다. 얼굴의 진화는 최초의 단궁류 등장과 함께 시작해 1억3천만 년에서 2억 년후에 최초의 포유동물로 절정에 이르렀다.

다음은 치아의 발달로, 먹기와 숨쉬기를 구분해준 2차구개의 발달로 이어졌다.

세 번째는 턱뼈의 단순화였다. 턱관절의 일부를 구성하던 뼈 두 개(망치뼈와 등자뼈)가 턱에서 분리되고 안쪽으로 이동하면서 청각기관의 일부가 되고, 치골은 아래턱의 주요 구조물이 되었다.

단궁류에서 턱이 단순해지고 강해짐으로써 기본적인 포유류 주둥이가 발달했다. 주둥이가 작으면 새끼 포유류들이 더 효율적으로 젖을 먹을 수 있다. 얼굴근육의 유연성에서 얼굴표정을 만들기 위해 중요해졌다.

 

최초의 포유류에서 최초의 영장류까지

유카탄, 데칸용암대지의 화산활동과 대량멸종으로 공룡들이 자취를 감추고 포유류가 먹이사슬의 꼭대기에 위치하게 되었다.

 

호미닌과 호모 사피엔스의 등장

 

먹이에서 사회적 상호작용까지

유악어류에서 영장류의 출현까지 약 3억 5천만 년이라는 척추동물의 역사에서 얼굴에서 일어나는 대부분의 변화들은 먹이의 문제로 발생했다. 동물들이 먹는 먹이의 종류가 궁극적으로는 턱과 치아의 유형을 결정하고 턱의 모양과 치아의 패턴이 얼굴 아래쪽 부분의 구조 대부분을 설정한다. 턱의 축소다. 진원류는 축소된 턱과 이에 따라 납작해진 얼굴을 가지고 있다. 그 결과 더 풍부한 표정이 등장하게 되었다.

결국 표현력이 더 커지면서 사회적 상호작용이 더욱 촉진되었다. 원원류와 광비원류에 비해 협비원류가 더 높은 사회성과 표현력을 가지고 있다. 언어가 등장하게 된다.

사회성의 진화는 두뇌가 진화하는데 중대한 영향을 미쳤을 것이다. 얼굴표정을 만드는 향상된 능력과 이런 표정을 자동으로 읽는 능력은 더 복잡한 신경 기관을 요구했다.

 

사회적 두뇌 가설과 사회적 얼굴 가설

영장류에서 대뇌피질의 증가가 두뇌 크기의 증가의 주요 요인이었다.

후성유전은 염색체 조절상태가 한 세대에서 다음 세대로 전해지는 유전을 말한다. 다시 말해 생식 세포를 통해 자손으로 전달될 수 있는 특정 유전자에 결합된 단백질과 연관이 있는 유전자활동의 변경이다. 현재는 체세포 분열을 통해 이러한 상태들이 전달됨을 보여주는 증거가 풍부하게 존재한다. 이것이 중요한 이유는 두 가지다.

첫 번째는 진화메커니즘에 대한 전통적인 견해 즉 DNA 염기 서열 변화가 유전 변이들의 원천이라는 생각에서 벗어나는 것이다.

두 번째는 신체조직에서 후성 변이가 이런 형질들에 영향을 주는 특정 돌연변이보다 훨씬 쉽게 발생할 수 있다는 것이다.

예를 들면 가축 길들이기나 인간의 자기 길들이기 처럼.

 

이 책을 마치며

세 갈래의 여행

5억년이라는 세월에 걸쳐서 무수히 많은 세대와 종들에 걸쳐서 시간과 공간, 그리고 수많은 생애를 관통하는 놀라운 여행으로 보는 것이다.

매우 강한 사회적 존재인 인간이 본성은 우리가 행하는 악랄한 행동에 내재되어 있다. 최악이라고 할 수 있는 인간의 본성은 집단의 정체성에 기대어 구성원들과 행동을 같이해야 한다는 근원적인 본능에 이끌려 집단으로 자행된다. 집단학살처럼. 이런 행동은 강력한 사회적 결속에 따른 결과다. 사회성의 부재가 아닌 가장 어두운 면을 반영한다.

얼굴은 인간의 사회적 상호작용의 협력자로서 진화해왔다.

 

 

 

 


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