독해자료 [편입시험에 자주 등장하는 소재] 과학 / 종

How female choice creats new species

Natural selection, as propounded in Charles Darwin’s master work, “On the Origin of Species”, explains how organisms evolve and adapt to their circumstances. Paradoxically, though, it is a bit hazy on the actual subject of its title, namely how parent species spin off new, daughter species. Darwin recognised that diverse ecological niches encourage speciation (though he did not use those as-yet-uninvented terms). But he did not ask how incipient daughter species were prevented from remixing before they had properly separated.

Somehow, barriers need to be erected against miscegenation. They might be geographical—fish in different lakes, for example. Or they might be ecological, such as a shift in food preferences causing insects formerly of the same species to feed in different types of tree. But sometimes species form in circumstances where no such barriers are apparent. That is puzzling.

One established exception to the rule that speciation requires separation is hybridisation. This is a common source of new plant species, but is rarer for animals. It is, though, thought to explain several brightly coloured animal groups, including the cichlid fish of Africa’s Great Lakes, the heliconid butterflies of South and Central America, and the southern capuchino seedeaters, a family of songbirds that also live in the New World tropics. Now, Sheela Turbek of the University of Colorado, in Boulder, has taken matters a step further, by showing that a process called sexual selection plays a role in what is going on.

Sexual selection, a phenomenon first described scientifically by Darwin, occurs when one sex (usually the female) chooses another (usually the male) on the basis of a distinctive genetically derived characteristic. The classic example is a peacock’s tail. But sexual selection could also serve to separate species in what is more-or-less a one-step process, by the sudden appearance of such a characteristic. And that, as she describes in a paper in Science, is what Ms Turbek thinks has happened in the case of the Iberá and tawny-bellied seedeaters.

These two birds live, among other places, in the San Nicolás Reserve, in Argentina. They forage on the same grasses, breed at the same time, and have breeding territories which may be as close as 50 metres from one occupied by the other species. They are also similar enough to interbreed 

successfully in captivity. But, as far as is known, they never do so in the wild.

Genetic sequencing shows just how similar these species are. Only 12 of their genes differ—less than 0.1% of their genomes. Intriguingly, one of the 12 is part of one of the sex chromosomes, hinting at a role for sexual selection. Another three of them play a role in the colouration of male plumage, which is also suggestive. For, although the species are of similar sizes and shapes, adult male tawny-bellied seedeaters, as their name implies, have brownish-orange chests, while male Iberá seedeaters have black throats and sandy-coloured bodies. Their songs are distinct, too. They use the same range of frequencies, but different syllables.

First, Ms Turbeck and her colleagues established that females of both species did, indeed, regularly select the right mates. Observation of pairs suggested so, and genetic testing of young (needed because more than half the females under study mated with extra males in addition to their long-term partners) did not find any exceptions, either. That done, they looked at males’ abilities to distinguish conspecific rivals from heterospecific neutrals. During the 2019 breeding season they mounted decoy males in the territories of 40 male tawny-bellied seedeaters and 36 male Iberá seedeaters. They then monitored the residents’ responses when a female was around.

They used four decoys. One had the plumage and song of a male Iberá seedeater. One similarly resembled a male tawny-bellied seedeater. The other two had, in one or other combination, the appearance of one species and the song of the other.

If a resident male viewed a decoy as competition he would act aggressively, by flying to and pecking at it. And males could certainly tell the difference. They were most aggressive towards decoys that resembled their own species, moderately so towards decoys that combined features of both, and least towards those that resembled the other species. Since these were not real birds, it must have been the colouration and the song that were the cues.

The differences between the species’ songs may be cultural, and have come about after the split. But the differences in plumage are clearly genetic. What is more, they are so small that they could have happened on a single occasion as a result of an accidental hybridisation, for similar genetic 

differences are found in varying combinations throughout southern capuchino seedeaters. Also, what happened once could presumably have happened often. It therefore seems plausible that Ms Turbeck has uncovered the nub of the mechanism by which this group has become so diverse.

어휘propound제기하다 evolve진화하다 circumstance환경 paradoxically역설적으로 namely즉,다시 말해spin off파생효과,부산물speciation종형성incipient초기의erect똑바로 선miscegenation혼혈생식apparent분명한hybridization교배phenomenon현상distinctive독특한derive~에서 비롯되다territory지역,영역forage먹이를 찾다 interbreed상호교배하다captivity감금,억류intriguingly호기심을 자극하여chromosome염색체suggestive연상시키는,시사적인imply암시하다frequency빈도syllable음절indeed사실mate with~와 교미시키다conspecific동종heterospecific이종특이성decoy유인plumage깃털peck쪼다resemble닮다colouration착색cue신호split분열되다genetic유전의presumably아마uncover알아내다nub핵심volume용량,음량,양,시리즈 책

해석

여성의 선택이 어떻게 새로운 종을 창조하는가

찰스 다윈의 주요 작품인 "종의 기원"에서 제기된 바와 같이 자연 선택은 유기체가 어떻게 진화하고 그들의 환경에 적응하는지를 설명한다. 그러나 역설적으로, 그것은 그것의 제목의 실제 주제, 즉 부모 종이 어떻게 새로운 딸 종들을 분리시키는지에 대해서는 약간 모호하다. 다윈은 다양한 생태학적 틈새들이 (아직 발명되지 않은 용어들을 사용하지 않았지만) 명세를 장려한다는 것을 인식했다. 그러나 그는 어떻게 초기 딸 종들이 적절하게 분리되기 전에 리믹스하는 것을 막았는지 묻지 않았다.

어쨌든, 혼혈생식에 대한 장벽이 세워질 필요가 있다. 예를 들어 서로 다른 호수에서 물고기를 잡는 등 지리적 특성을 가질 수 있다. 또는 이전에 같은 종의 곤충들이 다른 종류의 나무에서 먹이를 먹도록 하는 먹이 선호도의 변화 같은 생태학적인 것일 수도 있다. 그러나 때때로 종들은 그러한 장벽이 드러나지 않는 환경에서 형성된다. 그것은 까다롭다.

규격 분리가 필요하다는 규칙에 대한 확립된 예외 중 하나는 혼성화이다. 이것은 새로운 식물 종의 공통 공급원이지만 동물에게는 더 희귀하다. 

그러나, 아프리카 오대호의 시클리드 물고기, 남아메리카와 중앙 아메리카의 헬리코니드 나비, 신세계 열대지방에 서식하는 송새류과의 남부 카푸치노 종자를 포함한 몇몇 밝은 색깔의 동물 집단을 설명하는 것으로 생각된다. 이제, 볼더에 있는 콜로라도 대학의 셀라 터벡은 성적 선택이라고 불리는 과정이 현재 일어나고 있는 일에 역할을 한다는 것을 보여주면서 문제를 한 단계 더 진전시켰다.

다윈이 과학적으로 처음 기술한 현상인 성적 선택은 한 성(일반적으로 암컷)이 유전적으로 파생된 특징에 기초하여 다른 성(일반적으로 수컷)을 선택할 때 발생한다. 전형적인 예는 공작의 꼬리다. 그러나 성적인 선택은 또한 그러한 특성의 갑작스런 출현에 의해 다소 단발적인 과정으로 종들을 분리시키는 역할을 할 수 있다. 그리고 그녀가 사이언스지에 기술한 바와 같이, 터벡 양은 이베라와 황갈색 배 먹이의 경우에서 일어난 일이라고 생각한다.

이 두 새는 아르헨티나의 산 니콜라스 보호구역에 산다. 같은 풀에서 풀을 뜯고, 동시에 번식하며, 다른 종에 의해 점유되는 한 종에서 50미터 가까이 떨어져 있을 수 있는 번식 영역을 가지고 있다. 그들은 또한 포획된 상태에서 성공적으로 교배할 수 있을 만큼 충분히 비슷하다. 하지만, 알려진 바로는, 그들은 야생에서는 절대로 그렇게 하지 않는다.

유전자 배열은 이 종들이 얼마나 비슷한지를 보여준다. 단지 12개의 유전자만이 서로 다르다. 즉, 게놈의 0.1% 미만이다. 흥미롭게도, 12개 중 하나는 성 염색체의 일부이며, 성적 선택을 위한 역할을 암시한다. 그들 중 또 다른 세 명은 남성 깃털의 착색에 역할을 하는데, 이것은 또한 시사적이다. 비록 이 종의 크기가 비슷하고 모양이 비슷하지만, 성인 수컷 황갈색 배씨개미들은 이름이 암시하듯이 가슴이 갈색인 반면, 수컷 이베라씨개미들은 검은 목과 모래색을 띤 몸을 가지고 있다. 그들의 울음도 뚜렷하다. 그들은 같은 범위의 주파수를 사용하지만, 다른 음절을 사용한다.

먼저, 투르벡 양과 그녀의 동료들은 두 종의 암컷들이, 실제로, 정기적으로 올바른 짝을 선택한다는 것을 밝혀냈다. 쌍들의 관찰은 그렇게 제안되었고, 젊은이의 유전자 검사(연구 대상 여성의 절반 이상이 장기 파트너 외에 여분의 수컷과 짝짓기를 하기 때문에 필요함)도 예외를 발견하지 못했다. 그렇게 해서, 그들은 특정 경쟁자와 이질적인 중립을 구별하는 남성들의 능력을 살펴봤다. 2019년 번식기에는 40마리의 황갈색 배씨개구리 수컷과 36마리의 이베라씨개구리 수컷이 서식한다. 이어 여성이 주변에 있을 때 주민들의 반응을 살폈다. 그들은 네 개의 미끼를 사용했다. 한 명은 수컷 

이베라 씨 식객의 깃털과 노래를 가지고 있었다. 한 마리는 수컷 황갈색 배 식객과 비슷하게 닮았다. 다른 두 종은 한 종족과 다른 종의 노래를 조합하여 한 종족이나 다른 종족의 모습을 가지고 있었다.

만약 거주 남성이 미끼를 경쟁자로 본다면, 그는 그것을 향해 날아가 쪼아대며 공격적으로 행동할 것이다. 그리고 남성들은 확실히 차이를 구별할 수 있었다. 그들은 그들 자신의 종과 닮은 미끼에 대해 가장 공격적이었고, 적당히 두 종 모두의 특징을 결합한 미끼에 대해서도 적당히 공격적이었으며, 다른 종과 닮은 미끼에 대해서는 가장 덜 공격적이었다. 이 새들은 진짜 새가 아니었기 때문에, 그 단서가 된 것은 색깔과 울음임에 틀림없다.

이 종의 노래들 사이의 차이는 문화적 것일 수 있으며, 갈라진 후에 생겨났다. 그러나 깃털의 차이는 분명히 유전적이다. 더욱이, 그들은 너무 작아서 우연한 잡종의 결과로 한 번에 일어날 수 있었다. 유사한 유전적 차이가 남부 카푸치노 종자의 다양한 조합에서 발견되기 때문이다. 또한, 한 때 일어났던 일은 아마도 자주 일어날 수 있었을 것이다. 따라서 Ms. Turbeck가 이 집단이 그렇게 다양해진 메커니즘의 핵심을 밝혀냈다는 것은 그럴듯해 보인다.

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