위 그림은 rRNA에 기반한 계통수로, 현대에는 실제 진화 과정을 정확하게 나타낸 그림으로 인정하지 않는다.
1. 개요
系統分類學 / Systematics과학자들은 지금 우리가 지구상의 생물종에 대해 알고 있는 것은 이 세계를 공유하는 전체 생물종 중 10~20%에 불과하다는데 대체로 동의한다.[1] 계통분류학은 생물체의 계통유연관계(혹은 진화) 과정을 통해 분기된 종 분류군을 토대로 이들을 분류하고 더불어 이렇게 나뉘어지는 과정(종분화: speciation)과 그 원인을 규명하는 학문으로, 생물학의 시작점이자 종착역인 학문이다. 작게는 신종과 미기록종의 발굴에서 크게는 종분화와 종형성요인에 관하여 생물학 분야의 거의 모든 연구방법을 총동원해서 이를 규명하는 학문이라고 볼 수 있으며, 진화생물학에 있어서도 최전선에 있는 실험생물학의 한 분야이다.화려한 공식이나 혹은 그 이론의 복잡성은 처음 접할 때에는 많지 않으나, 연구하면 연구할수록 다른 생물학의 연구방법론이 접목되어야 하는 특수성으로 인해 연구경력이 늘어나면 늘어날수록 머리아파지는 분야이기도 하며, 학문의 구조상 생물철학(과학철학의 하위 항목)의 논리적인 관점과 맞닿아 있어 피상적인 철학적 기준으로 인해 또한 골머리 썩게 되는 분야이기도 하다. 딱딱 떨어지는 명확한 사실보다 피상적인 기준이기 때문에 과학자들끼리도 서로 싸우는 경향이 크다. 예를 들어 종을 두고 이걸 아종으로 두냐 다른 종으로 두냐 이런 문제. 생물 분류 단계 문서 참조.
2. 한국에서
대한민국 생물학/생명과학 분야에서 일찍이 연구된 분야다. 대중의 인지도는 낮지만 필요성은 높다. 한국인은 초등교육과정 중 여름방학 숙제인 곤충 채집 표본 만들기로 처음 접하게 된다. 중-고등학교 교과서에도 잠깐 등장했다가 후에 듣보잡이 돼버리는 별로 인기 없는 생물학의 제 분야 중 하나다.국립생물자원관 및 기타 비스므레한 국가 연구 기관에 설립됨에 따라 생물학 분야에 관심두고 있거나 전공자들에게 그나마 희망의 빛을 던져주고 있다. 세상 어느 모르는 곳에서 불철주야 전국 산야와 해안을 돌아다니고, 해부현미경을 뚫어져라 보고 해부하며, 심지어 해부한 것들을 화가 그림 그리듯이 rotring 제도펜으로 도판기재하고, 필요에 따라선 분자계통학적 연구방법을 이용한 DNA 염기서열 검증 작업 때문에 PCR 돌리면서 분기도 만드느냐 머리 싸매고 전투를 치르고 있는 분류학도들은 오늘도 어김없이 신종-미기록종을 찾아 헤매이고, 어떻게든 계통유연관계와 진화적 요인을 찾으러 열심히 연구한다.
90년대에 자연사박물관 건립 추진이 있었다. 외환위기 이후 국내 종묘회사가 잇따라 다국적기업에 팔리고 국제적으로 동식물 생물자원이 돈으로 환산되고 관련 통상 협상이 되어 로열티를 지불하게 되는 등 필요성이 대두된다. 이러한 배경으로 과거처럼 '돈이 전혀 안 되는 부자의 학문'이라는 말은 듣지 않는다. 아직 국내 미기록 생물자원이 많다고 평가되며 국제적 권리 행사하기에는 연구가 부족하다. 학문외적으로도 투자가 많이 필요한 상태.
한국어에서는 과일/채소 분류를 헷갈리게 하는 원흉이 되기도 한다. 계통분류학에서는 크게 해당 열매를 맺는 식물이 목본식물이냐 아니냐에 따라 과일인지 아닌지를 판별하기 때문. 그래서 어렸을 때 과일로 알았던 것이 초본식물의 열매인 것을 뒤늦게 알고 충격에 빠지는 경우도 왕왕 있다(대표적으로 바나나). 영어를 비롯한 인도유럽어족에서도 비슷한 혼란이 있긴하지만, 영어의 fruit는 한국어의 과일과 달리 열매를 통칭하는 것에 가까워 비교적 혼란이 덜하다. 한편 베리류에서는 베리라고 이름 붙은 것들도 계통분류학적으로는 베리가 아닌 것들이 있어 종종 헷갈려 하는 사람들이 있곤 하다. 또 동물, 나무, 꽃, 채소 등 가산명사로 분류하던 생물 관련 어휘가 계통분류학으로 인해 집합명사 비슷하게 돼버리곤 해서 혼란을 빚기도 한다. 물론, 이건 과일과 채소를 과학적인 용어로 받아들였을 때이고 열매, 채소, 과일 등등을 분류하는 것은 언어적인 면이나 문화, 사회 등등 다양한 맥락이 있으므로 맥락에 따라 의미가 다를 수 있는 것은 당연하다. 꼭 과학적인 정의에 부합하는 단어만을 고집할 필요는 없다. 비슷한 예가 일상 용어로서의 의미와 물리학 용어로서의 의미가 제법 다른 속력과 속도.
3. 흐름
3.1. 선사 시대 분류법
선사 시대부터 의술은 중요성을 인정받았으므로 자연스럽게 인체해부학과 생리학은 주목을 받고 번성하였다. 반면 분류학은 선사시대에는 대단히 융성했다가 명백이 끊어진 특이한 예에 속한다. 선사시대 수렵인들의 분류법은 '학문'으로서 성립하지는 않지만, 체계성은 현대에 비견할 만한 수준을 갖추었다고 한다. 마이어의 연구에 따르면 뉴기니 원주민과 분류학자의 생물분류가 거의 비슷했다고 한다.[2]수렵인의 연구는 인류학자이자 구조학자인 클로드 레비스트로스가 대표한다. 그의 저서 야생의 사고에서 문자를 지니지 않은 수렵 단계의 원주민들의 사고 체계를 조사한다. 이들이 현대인과 비견할만한 지식체계를 갖춘 분야는 분류법임을 도출해낸다. 주로 아메리카 수렵 원주민들의 분류 방식을 추적했는데, 수렵인의 분류법과 현대 분류학은 근본 원리만 다를 뿐이지, 구조와 체계는 매우 유사했다. 현대 분류학의 중요점은 발생이고, 수렵인 분류법의 중요점은 실용성과 주술성이라는 차이일 뿐이라는 것이다.
아메리카뿐만 아니라 수렵인들은 세계 공통적으로 매우 정교한 체계를 가진다. 야생의 먹거리와 약품은 한정적이라 정확하게 분류해낼 필요성이 있었기 때문이다. 만약 헷갈려서 독이 있는 식물을 먹는다면? 수렵인은 끔살당하고 마는 것이다. 물론 식용의 이유만이 아니라 의학이나 주술, 토테미즘적인 이유도 있다. 이 복잡한 분류법은 현대의 노련한 분류학자조차도 그 체계를 정확하게 파악하기 어려울 정도였다고 한다. 이들을 통해서 선사시대에도 고도의 분류법이 있었음을 추측할 수 있다.
수렵인 분류법은 농경사회로 변화하면서 점점 잊혔을 것이다. 한동안은 농경인도 수렵을 병행했으므로 분류법이 전래되었겠지만, 수렵의 필요성이 사라진 어느 순간에 명맥이 끊어졌던 것이다. 다만 (비록 원류는 파악할 수 없더라도) 약초의 분류법은 전래되어, 독자적인 체계를 갖춘 본초학이 현대까지 근근히 이어져왔다. 이는 근대 이전까지 중요 의학품을 분류법에 의존해야했기 때문이다. 최신 약학조차 신약의 발견은 원주민들의 전통적인 본초학에 대다수를 의존하고 있다.
3.2. 고대-중세의 계통분류학
고대에 아리스토텔레스와 테오프라스토스라는 두 거장이 동식물을 연구의 대상으로 삼는다. 아리스토텔레스는 그의 저서 '동물의 역사'에서 500여 종이 넘는 동물들에 대해 기술하였으며, 동물을 탐구한 아리스토텔레스와 같이 테오프라스토스도 식물을 탐구하였는데, 그의 저서 '식물연구'에는 500가지의 식물이 기록되어있었다.[3]이 둘은 여러 동식물에 대해 자세하게 기록하는 것뿐만 아니라 이들을 분류하는 데에 상당히 관심이 많았다. 특히 아리스토텔레스는 자연사 연구란 모든 개체들을 열거하고 기술하는 분과뿐만 아니라 사실적 데이터를 원천으로 생리학적 이해와 인과적 설명에 이바지하는 학문이라고 생각하였다. 이러한 관점을 가지고 아리스토텔레스와 테오프라스토스는 동식물들 간의 연관성에 대해 고심하면서 동식물들을 분류하였다. 또한 아리스토텔레스는 동물학을 연구할 가치가 있는 분야로 끌어올렸으며, 테오프라스토스는 기존의 의학으로 종속되어있던 식물학을 독립적인 분야로 만드는 데에 기여하였다.
아리스토텔레스는 동물을 그것들이 갖고 있는 공통의 속성에 기초하여 구별하였다. 그는 동물을 유혈동물[4]과 무혈동물의 두 범주로 나누고, 전자의 범주를 태생사족수(胎生四足獸)[5], 난생사족수(卵生四足獸)[6], 해양 포유류, 조류, 어류로 세분하였으며, 후자의 범주를 연체류, 갑각류, 유각류, 곤충류로 세분하였다.
한편 테오프라스토스가 어떻게 식물들을 분류하였는지에 대해서는 그의 저서 식물 연구의 첫 문장에서 찾아볼 수 있다.
식물의 독특한 특성과 본질을 고려할 때 일반적으로 각 식물의 구조, 특징, 식물이 탄생하는 방식, 일생 동안 따르는 경로 등을 모두 고려해야 한다.
테오프라스토스는 식물을 나무, 관목, 아관목, 풀이라는 네 가지 범주로 나누었는데, 이미 그는 그것이 칼로 자르듯 분명하게 구별되는 분류 기준이 아님을 알고 있었지만 이렇게 식물을 분류한 것은 상당히 유용한 출발점이 되었다. 또한 그는 어떠한 분류기준을 제시한 것은 아니지만, 수생식물과 육생식물, 경작식물과 야생식물, 낙엽수와 상록수 그리고 그것들의 성장 과정, 꽃부리의 유무 등을 조사하여 여러 그룹으로 묶어놓았다.그러나 아리스토텔레스와 테오프라스토스 사후, 두 거장이 고민했던 동식물들을 어떻게 분류할 것인가에 대한 고민은 후대의 학자들에 의해 이루어지지 않았다. 테오프라스토스 사후 스토아 학파와 에피쿠로스 학파와는 달리 리케이온은 원장 스트라톤이 가치론과 윤리과 같은 주제를 포기하고 자연계의 탐구에만 열중함에 따라 점차 쇠락해갔다. 리케이온의 쇠락에는 아테네의 불안정한 시국 역시 영향을 미쳤다. 리케이온은 아카데미아와는 달리 도시 성벽의 바깥에 위치하여 외침에 취약하였기 때문이다. 비록 아리스토텔레스와 테오프라스토스의 동식물학 저작들은 알렉산드리아에 위치한 무세이온으로 옮겨졌으나, 그곳에 동물과 식물에 관한 자료가 방대하게 있음에도 불구하고 이것들을 어떻게 분류할 것인가에 대해서 학자들은 고민하지 않았다.
3.3. 근대 계통분류학의 발달: 린네, 다윈의 등장과 패러다임의 변화
침팬지와 양서류 사이에 있는 malsupials는 유대류를 뜻한다. 유대류는 육아낭에 새끼를 넣어 가지고 다니는 동물이다.
3.4. 현대의 계통분류학: 수정다윈주의와 분자생물학의 발달
분자생물학이 발달하면서 계통분류학은 혁명적인 발전을 일으키게 된다. 외형의 분류에서 끝났던 린네 시대에서, 외형은 물론, 해부학, 생태학적 분류를 넘어서서 세포유전학, 발생학, 생리생화학적 분석을 거쳐 결국 DNA의 염기 서열을 통해 그 동안 상상도 못 했던 일이 벌어지기 시작한다. 남남인 줄 알았던 새와 공룡(수각류)이 사실 한 몸이었고 조류가 조강으로 떨어졌다는 점이 동물분류학계에서 충격적인 사실이었지만, 식물학에서의 계통분류학은 그야말로 혁명적이었다. 구과식물로 분류되던 소철이 완전히 떨어져 나가는가 하면, 그동안 쌍떡잎식물인 줄 알았던 수련이 사실은 외떡잎식물과 쌍떡잎식물이 분화되기도 전에 생긴 식물 분류군(기저속씨식물군)임이 밝혀졌고, 추가적으로 녹나무, 목련, 후추, 홀아비꽃대가 떨어져 나와 각각 목련군, 홀아비꽃대목으로 재분류되어 이들은 쌍떡잎식물에도, 외떡잎식물에도 분류되지 않게 되었다. 수많은 분류군이 사라지거나[7], 통합되거나[8], 쪼개졌다.[9] 이를 분류한 APG시리즈가 Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ, Ⅳ 순으로 계속 갱신됨에도 불구하고 변화무쌍하게 분류군이 변화하고 있다.물론 DNA분석법으로 새롭게 재분류되어 통합된 식물군에 대해 반발하는 의견도 많다. 특히 전통적으로 앵행도리로 구분해온 벚나무속(Prunus) 식물에서 중국과 일본학계는 DNA분석이 만능이냐고 반발하여 벚나무속을 따로 Cerasus속으로 분리시킨 예가 있다
3.5. 앞으로의 계통분류학: Neo-Systematics
4. 계통분류학의 하위 분야
4.1. 분류학 taxonomy
생물의 유전학, 분자생물학, 생리학, 해부학, 생태학적 지식을 종합하여 공통점과 차이점에 따라 생물 분류군을 나누는 학문. 생물 분류 단계 참고.4.2. 계통학 phylogenetics
생물의 유전자를 추적하여 분지학(cladistics)적으로 어떤 분기로 갈라져 진화했는지 추적하여 공통조상에 따라 생물 계통을 나누는 학문.5. 계통분류학과 연관된 직업
- 대학의 분류학 분야 교수
- 국공립기관 연구원(생물자원관, 종자은행, 기타 생명과학 관련 해당 분야 연구원)
- 동·식물원 연구원 및 관리자
- 자연사박물관 연구원 혹은 관련 큐레이터
- 생태보존 및 환경영향평가대행 사설 연구소
- 농업기업 사설 연구소
5.1. 유명 계통분류학자들
- 아리스토텔레스: 고대 그리스-로마 시대 때 최초로 논리에 입각하여 생물계를 분류하였다.
- 테오프라스토스: 아리스토텔레스가 동물을 연구하였듯이, 식물을 연구하고 식물들을 분류하였다. 그는 식물을 어떻게 분류하고 명명할 것인가에 대해 상당히 고민하였으며, 그의 고민은 후대의 학자 알베르투스 마그누스, 레온하르트 푹스 그리고 칼 폰 린네에 의해 계승되었다.
- 칼 폰 린네: 학명과 분류학적 위계, 명명법[10]을 만든 사람. 분류학의 아버지라고 불린다.
- 찰스 다윈: 박물학에만 머물렀던 분류학을 계통분류학으로 끌어올려준 위대한 박물학자이자 진화생물학의 창시자.
- 에른스트 마이어: 20세기의 다윈이라고 불렸던 조류분류학자이자 수정다윈주의 동물학자. 현대의 진화론은 에른스트 마이어의 진화론으로 귀결된다.
- 조지 게일로드 심프슨: 계통분류학(systematics)라는 용어를 말끔하게 정의한 계통분류학자. 계통분류학에 대한 현재의 정의는 위 학자의 것을 따른다.
- 로버트 휘터커: 생물계의 5계통[11]을 창시한 학자.
- 칼 우즈: 3역(3 domains)을 창시한 학자[12]
- 권오길: 연체동물, 특히 복족류 분류의 거장.
- 조복성: 국내 곤충분류학의 아버지.
- 석주명: 국내 나비 분류의 거성.
- 김훈수: 국내 갑각류 분류학의 아버지.
- 김태우: 국내 신시류 곤충 분류학자.
- 백남극: 국내 파충류 분류학의 아버지.
- 최기철: 국내 담수어류 분류학의 아버지. 김익수 박사의 스승.
- 김익수: 국내 담수어류 분류학의 아버지. 참종개속의 학명인 Iksookimia는 그의 이름을 딴 것이다.
- 정문기: 국내 해양어류 분류학의 아버지.
- 정영호: 식물분류학자, 대한민국 학술원 회원. 식물성 플랑크톤 및 해양식물 분류에 공헌함. 해방 전 한국광복군에 복무하며 독립운동에 참여하였음.
- 나카이 다케노신(中井猛之進): 일본 식물분류학자. 한반도 식물 정리에 큰 공헌을 함.
- 정태현: 국내 식물 분류학의 아버지. 나카이 다케노신의
노예조교이기도 했다.[13] - 아키히토: 일본의 상황, 망둑어 분류의 거장.
- 김기억: 한국식물분류학회 회장
- 김기중: 한국의 식물분류학자이자 분자분류학자, 식물DNA은행장, 국내에서는 바오밥 등 열대과일 분류로 더 잘 알려져 있음.
6. 자격/시험/면허와의 연관
- 생물분류기사(동물)
- 생물분류기사(식물)
7. 관련 문서
[1] 매일경제, https://www.mk.co.kr/news/economy/view/2010/07/357332/ 내셔널 지오그래픽, https://www.nationalgeographic.com/newsletters/animals/article/how-many-species-have-not-found-december-26[2] Mayer,'Why did the heavens not darken?: the" final solution" in history',pantheon,1990[3] 참고로 아리스토텔레스와 테오프라스테스는 사제관계였다.[4] 인간처럼 붉은 혈액을 갖고 있는 동물을 지칭한다.[5] 새끼를 낳고(胎生) 네 다리를 가진(四足) 동물(獸)[6] 알을 낳고(卵生) 네 다리를 가진 동물[7] 예: 용혈수속에 흡수된 산세비에리아속[8] 예: 목련속[9] 예: 알로에속[10] 명명법 중 이명법 즉, 아종명까지는 표기하지 않은 명명법을 고안했다.[11] 동물계(Animalia), 식물계(Planta), 균계(Fungi), 원생생물계(Protista), 모네라계(Monera)을 일컬음[12] 리보솜의 소단위를 만들게 하는 DNA 염기 서열과 소단위 형태의 유사성과 차이점, 대사산물의 유사성과 차이 등을 고려, 기존의 원핵생물계를 둘로 나눠 고균역(Archaea), 세균역(Bacteria), 진핵생물역(Eukarya)과 같은 계(System)상위 분류군을 제안하였음.[13] 농담이 아니라 진짜로 거의 노예에 가까운 처우를 받았다.