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화석 기록

화석에 의해 기록된 생명의 역사는 진화의 강력한 증거이다.

그것은 시간에 따라 변화하는 생물체들의 연속성을 보여주며, 한 형태에서 다른 형태로 전이되는 것을 명백히 보여준다. 방사성 동위원소를 이용하여 측정한 결과 지구는 약 45억 년 전에 형성되었다고 한다. 초기의 화석들은 세균·남조류 같은 미생물과 유사한데 이것들 중 가장 오래된 것은 35억 년 된 암석에 나타난 것이다. 가장 오래된 동물 화석은 부드러운 몸을 가진 작은 벌레와 같은 생물체로 7억 년 정도 된 것이다. 광물화된 화석들은 현존하는 여러 문(門)에 속하며 5억 7,000만 년 정도 된 암석에 나타난다.

등뼈를 가진 최초의 척추동물은 약 4억 년 전에 나타났고, 최초의 포유류는 2억 년 전 이후에 나타났다.

구조적 유사성

거북·말·인간·새·박쥐는 서로 생활방식이 다르고, 서식환경이 다른데도 불구하고 골격이 매우 비슷하다.

이러한 동물들의 수족에서 뼈와 뼈가 일치되는 것을 쉽게 볼 수 있는데, 이는 그들이 공동조상에서 출발했으나 각기 다른 생활방식에 적응하면서 조금씩 변화되었음을 설명한다(그림1). 생물체 대부분의 구조가 완벽하지 않은 이유도 비교해부학으로 설명된다. 즉 각 구조는 원물질(原物質)로부터 특수한 목적에 맞게 새로이 설계된 것이 아니라 유전된 구조에서 조금씩 변형된 것이기 때문이다.

발생학적 발달과 흔적

척추동물들은 발생초기에는 매우 비슷한 방법으로 발달하지만 배(胚)가 성숙됨에 따라 점점 분화되며 이러한 공통의 발생양식은 진화적 유연관계를 증명한다.

인간을 비롯한 비수생 척추동물은 아가미로 호흡하지 않음에도 배발생 단계에서 아가미틈[鰓裂]이 나타나는데, 이것은 그들이 공동조상인 어류에서 진화되었기 때문이다. 배발생의 상동성에 의해서도 생물들의 진화적 유연관계를 알 수 있다. 따개비는 고착성의 갑각류로서 바다가재·새우 등의 일반 갑각류와는 비슷한 점이 거의 없지만 자유유영을 하는 유생단계인 노플리우스(nauplius)는 다른 갑각류의 유생들과 거의 비슷하다.

생물지리학

다윈은 식물과 동물의 지리적 분포에서도 진화 사실을 확인했다.

예를 들어 전세계에는 약 1,500종의 초파리속(―屬 Drosophila)이 있는데, 그중 약 1/3은 하와이에서만 산다. 또한 하와이에는 1,000종 이상의 달팽이를 비롯하여 다른 곳에는 존재하지 않는 육상 연체류가 있다. 이러한 큰 다양성은 그곳에 도착한 종들이 아직 점유되지 않은 생태적 지위와 포식자가 없는 좋은 환경에 적응하여 급속히 분화했다는 것을 증명한다(→ 적응방산).

분자생물학

20세기 중반에 등장한 분자생물학은 생물진화에 이용될 수 있는 가장 자세하고 설득력 있는 증거를 제공해준다.

생물들의 분자적 구성성분은 놀랄 만한 균일성을 보인다. 세균·식물·동물·인간의 DNA는 모두 4종류의 뉴클레오티드로 구성되며, 단백질은 20여 가지의 아미노산이 조합하여 합성되고, 특정 단백질로 전달되는 DNA의 유전암호는 모두 같다. 이러한 통일성은 생물학의 유전적 연속성과 공동조상에 대한 증거이며 뉴클레오티드나 아미노산 순서의 유사성 정도는 정확히 수량화할 수가 있다.

따라서 비교해부학을 비롯한 진화사 관련 분야에서의 추론이 뉴클레오티드와 아미노산의 서열을 검사함으로써 확인될 수 있다.