디스커버리연구소과학문화센터
1151 Third Avenue, Suite 808
Seattle, WA 98101
(206) 292-0401, x107
소개 및 전체요약
아래의 분석내용은 11종의 생물교과서에서 진화를 다루는 단원에 나오는 상동성에 대한 기술내용을 분석한 것이다. 현재 텍사스 주 교육위원회가 채택할 것으로 보인다. 이 분석에서는 두 가지 질문을 던지고 있다.
(1) 교과서들이 이 주제에 대해 “사실과 다른 내용이 없는”(텍사스교육지침, §31.023) 방식으로 다루고 있는가?
(2) 교과서들이 학생들로 하여금 가설과 학설들을 포함한 과학적 설명들에 대한 장점과 단점을 과학적 증거와 자료를 이용하여 분석하고, 검토하고, 비판할 수 있도록 하는가 (TEKS §112.43c(3)A)?
본 분석은 모든 11개 교과서들이 정도의 차이는 있지만, 상동성 주제에 대한 비판분석에 대한 텍사스교육위원회의 요구조건에 미치지 못한다는 결론을 내렸다. 본 분석은 또한 4종의 교과서가 이 주제를 취급하는데 있어서 이 주제를 사실과 다른 내용이 없도록 한 법적 요구조건을 따르는데 실패했다는 결론을 내렸다.
연구방법론
본 분석의 처음 2쪽은 상동성의 개념(권위 있는 과학문헌 포함)에 대한 참고자료를 포함한다. 각 교과서는 개별적으로 오래된 것부터, 본 주제에 대해 취급한 내용을 분석하였다. 각 교과서들에 대한 평가에는 그 결과를 비교하는 요약된 도표와 생물교과서들에서 제시된 용어를 포함한 부록을 첨부하였다.
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본 분석은 워싱턴 주의 시애틀에 있는「과학문화센터」의 구성원들에 의해 작성되었다. 본 센터는「디스커버리연구소」의 연구프로젝트로, 비영리적 공공의 정책연구조직이다. 본 센터는 다윈진화설과 그 대안들에 대한 또는 위한 정확한 증거와 논쟁을 제시하는 일에 전념하고 있다. 센터의 구성원 중에는 생물학자들, 생화학자들, 물리학자들, 수학자들, 철학자들과 자연사학자들 및 각 분야에서 박사학위를 가진 학자들이 다수 참여하고 있다. 이들의 대부분은 또한 대학이나 대학교들에 소속되어 있다. 더 자세한 내용은 본 센터의 웹 주소인 http://www.discovery.org를 참고하시기 바란다.
아리스토텔레스 이래의 생물학자들은 매우 다른 생물들이 놀랄만한 유사성을 가지고 있다는 사실에 주목해왔다. 유사성의 한 가지가 기능적인 것이다; 나비는 날기 위한 날개를 가졌고, 박쥐도 같은 목적으로 날개를 가졌지만, 두 동물은 매우 다르게 구성되어 있다. 또 다른 유사성은 구조적인 것이다; 박쥐 날개의 뼈들의 형태는 알락돌고래의 지느러미와 유사하다. 비록 날개는 나는 데, 지느러미는 헤엄치는데 사용되지만. 1840년대에 영국의 해부학자 리처드 오웬은 유사성의 첫 종류(기능적)를 ‘상사성’, 둘째 종류(구조적)를 ‘상동성’이라 불렀다. 전통적인 상동성 구조의 사례는 척추동물(등뼈동물)의 앞다리(前肢)이다. 박쥐는 날으는 날개를 가졌으나, 알락돌고래는 수영하는 지느러미를, 말은 달리기 위한 다리를, 사람은 움켜잡는 손을 가졌다. 이들의 전지 뼈의 패턴은 유사하다[1].
다윈 이전의 생물학자들처럼 오웬은 이러한 상동적 생김새들이 공통의 ‘원형’이나 계획에서 유래한 것으로 생각하였다. 그러나 다윈은 공통조상에서 자손에게로 전해진 특징으로 해석하였다. 사실상, 다윈은 상동성을 진화의 주요한 증거로 생각해, 상동성을 “너무 명백해서 이들을 가진 수많은 종(種)과 속(屬) 및 과(科)들이 이 세상에 가득하며, 그들 각자의 수준이나 그룹이 공통유형에서 모두 자손으로 이어졌다”고 생각하였다[2].
상동성과 공통자손 사이의 연결고리는 다윈이론의 중심이기 때문에 그의 추종자들은 사실상 상동성을 공통조상에게서 유래한 유사성을 의미하는 것으로 재정의 하였다. 현대 신다윈주의의 핵심 수립자 중 하나인 에른스트 마이어에 의하면; “1859년 이후 생물학적 의미로 상동성은 단지 한 가지 의미만 가지고 있다...; 그들이 공통조상의 동등한 특성에서 유래할 때 두 생물의 속성은 상동적이다”고 하였다[3].
언젠가 상동성이 공통조상에서 유래한 유사성을 의미하는 것으로 재정의가 되었으나, 이 용어는 논리적으로 공통조상의 증거로는 사용될 수 없었다. 일부 생물학자들과 철학자들이 지적했듯이, 그것은 공통조상에서 유래한 유사성이 공통조상에서 유래하기 때문이라고 논쟁하는 순환논리에 기인하기 때문이다[4].
순환논리를 피하는 가장 좋은 길은 유사한 모습들이 공통조상에게서 유래했다는 것을 생물학적 메커니즘으로 실증하는 것이다. 현대 다윈학설에서 두 메커니즘을 제시하였다. 첫 모델에 의하면, 상사적 형태들은 배아의 유사한 세포나 분화회로에서 발생한다는 것이다; 두 번째 모델에 의하면, 상사적 형태들이 유사한 유전자들에 의해 생성된다는 것이다. 배아의 분화 회로들과 유전자들은 그 조상에게서 물려받은 것이므로, 이러한 메커니즘들은 상사적 형태와 공통조상 사이에 필요한 연결고리를 제공해 줄 것이다.
그러나 불행히도 이러한 메커니즘은 생물학적 증거에 부합되지 않는다. 일부 특성은 유사한 분화회로나 유전자들에서 유래할 수도 있겠지만, 일반적으로는 상사적 형태들이 서로 다른 회로나 유전자에서 생성될 수 있으며, 비 상사적 형태들은 유사한 회로나 유전자에서 생성될 수 있다. 영국의 발생학자 가빈 드비어가 몇 년 전에 말했듯이; “사실은 상동적 구조들 사이의 관련성이 배아 내 세포들의 위치상의 유사성이나, 궁극적으로 구조들을 구성하는 난자부분의 유사성, 또는 그것들이 만들어지는 분화 메커니즘의 유사성 등의 뒤로 밀려날 수는 없다는 것이다.” 드비어는 또한 말하기를; “상동성은...공통조상에서 나온 자손의 군집을 암시하므로, 유전학은 상동성 문제에 열쇠를 제공할 수도 있을 것이다. 이는 모두에게 최악의 충격을 줄 것이다...[왜냐하면] 같은 유전자들에 의해 조절되는 유전형질들은 반드시 상동적인 것은 아니며...[그리고] 상동적 구조들은 같은 유전자들에 의해 조절될 필요가 없기 때문이다.”고 하였다. 드비어는 이렇게 결론을 지었다. “공통조상에서 유래한 상동적 구조의 유전은...유전자의 동일성을 나타내는 것이 아니다”[5]고 하였다.
드비어의 평가는 여전히 정확한 것이다. 더구나, 일반적으로 상동성 형태들과 유사 분화 회로나 유전자들 사이의 연관성 결여는 특히 전지들까지로 확대된다. 일반적으로 생물학자들이 도롱뇽과 개구리의 앞다리가 진화적으로 상동적이라 생각하지만, 그들은 다른 패턴으로 분화한다. 개구리에 있어서 발가락들은 꼬리에서 머리 방향으로 분화하지만, 도롱뇽은 그 반대순서로 분화한다. 그 밖에도, 뼈의 기초를 놓는 연골의 유형은 개구리, 닭, 쥐의 배아의 시작부터가 다르다. 유전자의 경우; 잘 규명된 전지의 형성에 필수적인 한 유전자연구 결과 포유류, 곤충류, 극피동물과 같은 동물들의 것이 서로 다른 것으로 확인되었으나, 아직까지 어떤 생물학자도 그들의 전지가 진화적으로 상동적이라고는 생각하지 않는다.[6]
아직도 많은 생물교과서들이 그런 사실을 무시하거나, 순환논리에 빠지거나, 학생들에게 상동성이 유사한 분화회로나 유전자들에 의해 설명될 수 있다고 오도함으로써 문제를 애매모호하게 만든다. 첫 번째의 두 접근방식(문제점을 무시하거나 순환논리에 빠지게 함으로써)이 학생들로 하여금 “그들의 장점과 단점에 대해 가설이나 이론을 포함해 과학적 증거와 자료를 이용해 과학적 해설을 분석, 검토 및 비판”하는 것을 어렵게 만든다. 그 결과 TEKS§112.43c(3)A에 부응하지 못하게 한다. 세 번째 분석법(상동성이 유사한 분화회로들이나 유전자들에 의해 설명될 수 있다고 학생들을 잘못 가르침)은 사실적 과오를 영속화시켜, 결과적으로 Texas Education Code, §31.023을 위반하고 있다.
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주 석
[1] For a history of the homology concept, see Alec L. Panchen, "Richard Owen and the Concept of Homology," pp.21-62 in Brian K. Hall(editor), Homology: The Hierarchical Basis of Comparative Biology(San Diego, CA: Academic Press, 1994). See also Peter J. Bowler, Evolution: The History of an Idea, Revised Edition(Berkley: University of California Press, 1989.
[2] Charles Darwin, The Origin of Species, Chapter ⅩⅣ
[3] Ernst Mayr, The Growth of Biological Thought(Cambridge, MA:Harvard University Press, 1982), pp.232, 465
[4] See for exemple, Robert R. Sokal and Peter H.A.Sneath, Principles of Numerical Taxonomy(San Francisco: Freeman, 1963), p.21. See also Ronald H. Brady, "On the Independence of Systematics", Cladistics 1(1985): 113-126, p.117
[5] Gavin de Vier, Embryos and Ancestors, Third Edition(Oxford: Clarendon Press, 1958), p.152; Gavin de Vier, Homology: An Unsolved Problem(London Oxford Press, 1971), pp. 15-16.
[6] For details and references to the scientific literature, see Jonathan Wells, Icons of Evolution(Washington, DC: Regnery Publishing, 2000), Chapter Four, especially pp. 71-77, and Research Notes, pp. 282-284, Much of the material in this summary is taken from that book.
교과서 목록
1.
William K. Purves, David Savada, Gordon H. Orians & Craig Heller: Life: The Science of Biology
6th edition
Sunderland, MA: Sinauer Associates
2001
ISBN 0-7167-3873-2
2.
Peter H. Raven & George B. Johnson
Biology
6th edition
Boston, MA: McGraw-Hill
2002
ISBN 0-07-303120-8
3.
Neil A. Cambell & Jane B. Reece
Biology
6th edition
San Francisco, CA: Benjamin Cummings
2002
ISBN 0-8053-6624-5
4.
Biological Sciences Curriculum Study
BSCS Biology: An Ecological Approach
9th edition (BSCS Green Version)
Dubuque, IA: Kendall/Hunt
2002
ISBN 0-7872-7525-5
5.
Biological Sciences Curriculum Study
BSCS Biology: A Human Approach
2nd edition
Duduque, IA: Kendall/Hunt
2003
ISBN 0-7872-8685-0
6.
Joseph Raver
Biology: Patterns and Processes of Life
1st edition
Dalla, TX: J>M> LeBel
2004
ISBN 0-920008-05-4
7.
Sylvia S. Mader
Biology
8th edition
Boston, MA: McGraw-Hill
2004
ISBN 0-07-121487-9
8.
Alton Biggs, Whitney Crispen Hagins, Chris Kapicka, Linda Lundgren, Peter Rillero, Kathleen G. Tallman, Dianh Zike & National Geographic Society, Biology: The Dynamics of Life
Texas Edition
New York, NY: MacGraw-Hill
2004
ISBN 0-07-829904-7
9.
George Johnson & Peter Raven
Holt Biology
Orlando, FL: Holt, Rinehart & Winton
2004
ISBN 0-03-068264-9
10.
Kenneth R. Miller& JOseph Ravene
Prentice Hall Biology
Texas edition
Upper Saddle River, NJ: Pearson Prentice Hall
2004
ISBN 0-13-115291-2
11.
Cecie Starr & Ralph Taggart
Biology: The Unity and Diversity of Life
10tth edition
Belmont, CA: Thomson
2004
ISBN 0-534-38801-9
교과서 1
William K. Purves, David Savada, Gordon H. Orians & Craig Heller: Life: The Science of Biology, 6th edition (2001)
이 교재에서는 427-428쪽에서 상동성을 기술한다. 여기에서는 상동성을 공통조상에서 기인한 유사성으로 정의한다: “한 공통조상의 특성에서 유래한 어떤 두 생김새를 상동적이라 한다.” 여기에서는 또한 몇몇 특징들(동종이식의 특성들)은 “공통조상에서 오는 유전보다는 다른 이유 때문에 유사할” 수 있다고 지적한다. (p. 428) 본서는 상동성이 진화의 증거를 제공한다고는 주장하지 않는다: 그 대신 가능성 있는 진화계통수를 재조립할 경우 상동성이 고려되어야 한다고 상동성을 인정한다 (증거가 제시되지 않는 한). (p.428)
본서는 상동성(유사한 분화 회로들이나 유사한 유전자들과 같은)을 야기할지도 모르는 메커니즘에 대한 가설들에 대해서는 기술하지 않는다.
요약:
본서의 상동성에 대한 기술은 사실적 과오나 순환논리를 취급하지 않지만, 과학적 문제에 대한 개념을 무시함으로써 “과학적 증거와 자료들을 이용해 그것들의 장점과 단점들에 대해 가설과 이론들을 포함한 과학적 설명들을 분석, 검토, 비판할” 자료를 학생들에게 제공할 기회를 상실하였다.
교과서 2
Peter H. Raven & George B. Johnson
Biology, 6th edition (2002)
이 교재는 상동성에 대해 15, 450, 453 쪽에서 기술한다. 여기에서 상동성을 공통조상에 기인하는 유사성으로 정의한다: “[전지(前肢)의] 뼈들은 여러 척추동물들에 있어서 상동적으로 알려져 있다; 즉 그들은 같은 진화적 기원을 갖지만, 현재는 그들의 구조와 기능이 다른 것이다.”(p.15) 또한: “척추동물들의 전지(前肢)는 모두 상동적 구조인데, 이는 각기 다른 외형과 기능이 공통조상의 같은 신체 부위에서 유래한 것이다.” (p.450)
아직도 이러한 구절들 모두 학생들에게 진화의 증거를 제시한다는 요지로 여러 단원에 기술되어 있다. 첫 번째 내용은 “다윈 이후의 진화: 더 많은 증거”라는 제목의 단원(p. 15)에, 두 번째 내용은 “진화의 증거는 생물학의 다른 분야에서 발견될 수 있다”는 제목의 단원에서 취급한다(p. 450). 명확하게 기술한 것은 아니지만, 이들은 모두 교묘한 순환논법의 형태들이다.
본서는 상동성(유사한 분화 회로들이나 유사한 유전자들과 같은)을 야기할 지도 모르는 메커니즘들에 대한 가설들에 대해서는 기술하지 않는다.
요약:
학생들에게 공통조상에서 기인하는 상사성이 공통조상에 대한 증거라는 인상을 심어줌으로써, 본서는 순환논리에 암시적으로 연계되어 있다. 그렇게 함으로써 학생들에게 “과학적 증거와 자료들을 이용해 그것들의 장점과 단점에 대해 가설과 이론을 포함한 과학적 설명내용을 분석, 검토, 비판하기 위한” 자료를 제공하지 못하고 있다.
교과서 3
Neil A. Cambell & Jane B. Reece
Biology, 6th edition (2002)
이 교과서는 상동성에 대해 438-440쪽에서 다루고 있으며, 상동성을 진화계통수의 구성에 이용하고 있다 (p. 495-496).
본 교재는 상동성을 공통조상에서 기인한 것으로 정의한다: “공통조상에서 기인한 특성의 유사성을 상동성이라 한다.” (p. 438) 이러한 정의는 “진화의 다른 증거가 생물학에 가득하다”라는 제목의 단원에 기술하고 있다. 다음과 같은 논평기술도 포함되어 있다: “분명히 말해, 박쥐 날개의 하부구조를 구성하는 최상의 방법이 고래의 지느러미를 만들어내는 최상의 방법은 아니다. 그러한 해부학적 특성들은 만일 그러한 구조들이 독특하게 변형되었거나 연관성이 없는 것이라면 이해가 되지 않는다. 보다 가능성이 있는 설명은 이러한 전지들의 기본적인 유사성이 모든 포유류가 공통조상의 자손들이기 때문이라는 것이다. 서로 다른 포유류들의 앞다리, 날개, 앞지느러미, 팔 등은 공통구조에서 변형된 것이다. 각 종들이 서로 다른 기능들을 취하면서, 기본구조들이 바뀌게 되었다. 그러한 해부학적 흔적들을 상동구조라 부른다.” (pp. 438-439)
이러한 구절들은 순환논리는 아니다. 왜냐하면 “해부학적 유사성들”을 공통조상에 대한 증거로 삼았고, 공통조상을 추론한 이후에서야 상동성으로 정의하고 있기 때문이다. 그러나 이러한 주장은 여전히 빈약한 논리이다: 이는 단순히 다윈학설을 고쳐 말한 것일 뿐이다. 다윈의 과학적 동년배들이 “하나의 공통 구조상의 변이들”로 고려한 것은 사실상 공통조상으로부터 이어받은 것이기 때문이다. 어떻게 다윈이론에 대한 재 기술이 진화의 증거를 제공한다는 것인지 전혀 분명하지가 않다.
이 책은 상동성(유사한 분회회로들이나 유사한 유전자들과 같은)을 야기할 지도 모르는 메커니즘들에 대한 가설들에 대해 기술하지 않는다.
요약:
상동성이라는 주제에 대해 본서는 사실이 아닌 잘못이나 순환논리를 포함하지 않는다. 그러나 그 이론이 마치 증거인 것처럼 제시함으로써 학생들이 “과학적 증거와 자료들을 이용해 그것들의 장점과 단점에 대해 가설과 이론을 포함한 과학적 설명내용을 분석, 검토, 비판하기 위한” 자료를 제공하는데 실패하고 있다.
교과서 4
Biological Sciences Curriculum Study
BSCS Biology: An Ecological Approach, 9th edition(Green Version, 2002)
이 교재는 222쪽에 학생들을 가르치는 설명이 붙은 척추동물의 전지들(前肢)의 천연색 그림을 포함하고 있다: “이들 7종의 포유류들의 전지 뼈들의 비견되는 구조들을 발견하도록 천연색 설명표를 사용하라” 이 교재는 이러한 구조들을 상동적이라 부르지는 않지만, 상동성을 정의하지도 않을 뿐 아니라 상동성이 진화의 증거라고도 주장하지 않는다. 그 대신, 그러한 구조들이 하나의 “패턴의 통일성”을 나타낸다고 기술하고 있다. 239쪽에서 이 교재는 학생들에게 알려 준다: “생물학자들이 진화의 기작에 대해 완전히 동의하는 것은 아니지만, 압도적인 다수가 형태의 다양성과 패턴의 통일성이 진화에 의해 가장 잘 설명된다는데 동의한다.”
이 교재는 상동성(유사한 분화 회로들이나 유사한 유전자들과 같은)을 야기할지도 모르는 메커니즘들에 관한 가설들에 대해 기술하지 않는다.
요약:
이 교재에서는 상동성 주제에 관하여 사실적 과오나 순환논리를 포함하고 있지 않다. 심지어 “상동성”이라는 용어마저 사용하지 않지만, 그 주제에 대한 모든 토의를 근본적으로 누락시킴으로써, 이 교재는 학생들이 “과학적 증거와 자료들을 이용해 그들의 장점과 단점들에 대해 가설과 이론들을 포함한 과학적 설명들을 분석, 검토, 비판할” 자료를 학생들에게 제공하는 기회를 상실하고 있다.
교과서 5
Biological Sciences Curriculum Study
BSCS Biology: A Human Approach, 2nd edition (2003)
이 교재는 45쪽에서 학생들이 다른 교재(현대 생명: 진화적 변화에 대한 증거)에 나오는 상동성에 대해 읽도록 가르친다. 107쪽에서는 이 교재는 척추동물들의 전지들을 특징으로 그리고서 이렇게 설명한다: “다른 생물들의 연관성과 생물학적 변화에 대한 추가적 증거는 비교해부학의 연구로부터 나온다.” 그림에 붙인 제목은 이렇게 기술되어 있다: “상동성은 공통조상을 암시하는 지표들이다” 그 다음 쪽(108)에서 본서는 이렇게 서술한다: “그들의 지속적인 유사성 때문에, 생물학자들은 전지들의 구조가 공통조상에서 진화했기 때문에 서로 다른 생물들 사이에 나타나는 유사한 특성인 상동적이라고 추론한다.”
본서는 상동성(유사한 분화회로들이나 유사한 유전자들과 같은)을 야기할지도 모르는 메커니즘들에 관한 가설들에 대해서는 기술하지 않는다.
요약:
이 교재에서는 상동성 주제에 관하여 잘못된 내용이나 순환논리를 포함하고 있지 않다. 본서의 상동성에 대한 토론은 정확하고 논리적이다. 그러나 그러한 겉치레에는 학생들이 “과학적 증거와 자료들을 이용해 그것들의 장점과 단점들에 대해 가설과 이론들을 포함한 과학적 설명들을 분석, 검토, 비판할” 자료를 학생들에게 제공하는 기회를 상실하고 있다.
참고:
본 교재는 진화(본서는 스스로 자격을 갖춘 교과서라기보다는 다른 교과서들을 알려주는 학습지침서처럼 보인다.)에 대해 너무 적게 취급하고 있어서 평가하기가 어렵다. 그렇기 때문에 이 교재는 생물학개론이나 특히 생물학적 진화를 가르치도록 한 텍사스주 교육지침을 충족시키지 못한 것으로 보인다.
교과서 6
Joseph Raver
Biology: Patterns and Processes of Life, 1st edition (2004)
본 교재는 100-101쪽에서 상동성에 대해 기술한다. “척추동물들의 전지 뼈들의 유사한 구조들”에 대한 삽화 다음에서 이렇게 기술하고 있다: “생물학자들은 척추동물들의 배아의 해부학적 특성을 비교하였다...과학자들은 그것이 팔이거나 다리이거나 날개이거나에 상관없이 전지들이 꼭 같은 방식으로 분화한 사실을 발견하였다” 이 교재는 계속해서 주장한다: “같은 분화패턴을 가진 해부학적 구조들을 상동구조라 한다. 박쥐의 날개, 개의 앞다리, 고래의 앞지느러미와 사람의 팔은 모두 상동구조들이다. 그들의 기능이 다른 것은 문제가 되지 않는다. 모든 척추동물들의 전지가 같은 패턴으로 분화되었다는 사실에 대해 아는 것은 그것들 모두가 어떻게 같은 위치에 같은 수의 뼈들을 가지게 되었는지 이해하는데 도움을 준다.
이러한 구절의 기본적인 메시지는 거짓이다. 일반적으로, 상동적 특징들은 같은 방식으로 분화한 것이라고 할 수 없다. 양서류에서 조차도, 도마뱀과 개구리의 앞다리는 각기 다른 패턴들에 의해 분화한다.
요약:
이 교재의 상동성에 대한 기술은 기본적인 사실의 과오를 포함하며, 따라서 텍사스교육지침 §31.023의 요구에 부응하지 못한다.
교과서 7
Sylvia S. Mader
Biology, 8th edition (2004)
이 교재는 296쪽에서 상동성에 대해 취급하고 있는데, 상동성을 공통조상의 관점에서 규정한다: “공통조상에서 물려받았기 때문에 해부학적으로 상동적인 구조들을 상동구조라 부른다.” 같은 단락에서 본서는 계속해서 상동성은 공통조상에 대한 증거라고 주장한다: “상사성이 아닌 상동성의 존재는 생물들이 서로 연관되어 있다는 증거이다.” 이는 순환논리이다.
본서는 상동성(유사한 분화회로들이나 유사한 유전자들과 같은)을 야기할지도 모르는 메커니즘들에 관한 가설들에 대해서는 기술하지 않는다.
요약:
상동성에 관한 논의에서 본서는 명백하게 순환논리에 의존하고 있다. 학생들이 그러한 순환논리를 분별할 능력이 없이는 그들은 “과학적 증거와 자료들을 이용해 그것들의 장점과 단점들에 대해 가설과 이론들을 포함한 과학적 설명들을 분석, 검토, 비판할” 수 없을 것이다.
교과서 8
Alton Biggs et al.
Biology: The Dynamics of Life, Texas Edition (2004)
본 교재는 400-403쪽에서 상동성에 대해 다룬다. 이 주제를 소개하면서, 본서는 이렇게 설명을 한다: “그림15.6에 나타난 동물들의 전지 뼈들을 살펴보라. [401쪽의 그림은 고래의 앞 지느러미, 악어의 앞다리, 새의 날개를 포함하고 있다] 각 전지의 뼈들이 기능에 따라 바뀌기는 했지만, 뼈들의 기본적인 배열은 유사하다. 진화생물학자들은 그러한 구조적 유사성들이 생물들이 공통조상에서 진화한 증거로 해석을 한다. 만일 각 종들이 독립적으로 발생한 것이라면 그토록 많은 동물들이 유사한 구조를 갖지 못했을 것이다. 공통적인 진화적 기원을 가진 구조적 생김새들을 상동적 구조라고 한다.”
이러한 구절은 순환논리가 아니다. 왜냐하면 “구조적 유사성”을 공통조상의 증거로 제시하며, 공통조상을 추론한 이후에 상동성으로 정의하고 있기 때문이다. 이 구절은 상동성이 공통계획에 근거하지만 명백하게 잘못된 내용은 없다는 전통적 발상인 진화론적 설명에 대한 대응으로 제시되었더라면 더욱 유익했을 것이다.
본서는, 상동성이라는 용어를 이 장(章)의 끝부분과 진화단원의 끝부분에서 검토한 내용을 보면, 아직은 적어도 암시적으로 순환논리에 빠져 있음을 알 수 있다. 예컨대 403쪽의 “단원평가”는 이렇게 질문을 한다: “어떻게 상동적 구조들이 진화의 증거를 제공하는가?” 상동성을 이미 공통선조에서 기인하는 것으로 정의하였기 때문에, 이러한 질문은 순화논리를 내포하게 된다. 468쪽의 “단원 평가”에서 본서는 말한다. “서로 다른 생물들에 있어서, 상동적 구조로 불리는 유사한 해부학적 구조들은 공통의 조상에서 유래했을 가능성을 가리킨다.”
본서는 상동성(유사한 분화회로들이나 유사한 유전자들과 같은)을 야기할지지도 모르는 메커니즘들에 관한 가설들에 대해서는 기술하지 않는다.
요약:
학생들에게 공통조상에 기인하는 유사성이 공통조상에 대한 증거라는 인상을 심어주는 학습문제와 검토 요약에 의존함으로써, 본서는 암시적으로 순환논리에 빠지게 되어, 학생들에게 “과학적 증거와 자료들을 이용해 그것들의 장점과 단점들에 대해 가설과 이론을 포함한 과학적 설명들을 분석, 검토, 비판할” 자료를 제공하는데 실패하였다.
교과서 9
George Johnson & Peter Raven
Holt Biology (2004)
본 교재는 286쪽에서 상동성에 대해 다룬다. 본서는 이렇게 기술한다: “다른 그룹의 척추동물들이 진화했듯이, 그들의 신체들도 다르게 진화하였다. 그러나 뼈 구조의 유사성들이 여전히 목격이 되는데, 이는 모든 척추동물들이 비교적 최근에 공통조상에서 유래했음을 암시한다. 그림 9에서 보듯이, 소개된 척추동물들의 전지들은 같은 기본 부류의 뼈들로 구성되어 있다. 이러한 구조들을 상동적이라 지칭한다. 상동적 구조들은 공통조상을 공유하는 구조들이다. 다시 말해, 두 생물에서 발견되는 하나의 유사한 구조는 생물들의 공통조상에서 발견될 수 있다.”
본 장의 끝부분인 293쪽의 “학습영역: 본 장의 강조점”이라는 제목을 붙인 단원에서, 본서는 “진화의 증거”라는 제목 아래 다음과 같이 기술하고 있다: “척추동물들의 상동구조와 흔적기관들의 존재는 모든 척추동물이 공통조상을 공유했음을 시사한다.” 본서는 이미 286쪽에서 상동구조들을 “공통조상을 기진 구조들”로 정의했기 때문에, 이는 분명한 순환논리이다.
더 문제가 되는 것은, 척추동물들의 전지 그림(그림 9)에 붙인 제목에 뒤따른 286쪽의 상동성에 대한 토론에서 이렇게 기술한다: “척추동물들의 전지들은 같은 종류의 뼈들을 가지고 있는데, 이들은 배아의 분화과정에서 같은 방식으로 만들어진 것이다.” 본서는 따라서 사실과 다른 내용의 순환논리와 연계되어 있다.
요약:
본 교재의 상동성에 대한 기술은 기본적인 사실적 과오를 포함하고 있어서, 텍사스교육지침, §31.023의 요구에 부응하지 못한다. 본서는 또한 분명히 순환논리에 의존하고 있다. 학생들이 순환논리를 깨달을 만한 통찰력이 없다면, 그들은 “과학적 증거와 자료들을 이용해 그것들의 장점과 단점들에 대해 가설과 이론들을 포함한 과학적 설명들을 분석, 검토, 비판할” 수 없을 것이다.
교과서 10
Kenneth R. Miller& JOseph Ravene
Prentice Hall Biology, Texas edition (2004)
본 교재는 384-385쪽에서 상동성에 대해 다룬다. 384쪽에서 본서는 이렇게 기술한다: “진화에 대한 다른 증거는 산 동물들에서 발견할 수 있다. 다윈시대까지는 연구자들이 척추를 가진 동물들의 신체부분에 있는 분명한 해부학적 상사성에 주목하였다. 예컨대 파충류, 조류 및 포유류의 전지(前肢)들...팔, 날개, 다리, 앞지느러미...은 형태와 기능이 크게 변하였다. 지금도, 그들은 그림 15-15[같은 쪽에 거북, 악어, 새, 젖먹이동물의 전지를 묘사]에서 보듯이, 모두 같은 기본적 뼈들로 구성되어 있다. 이들 각각의 전지는 생물이 각기 다른 환경에서 생존할 수 있는 방식으로 적응해왔다. 그러나 각기 다른 기능에도 불구하고 이들의 전지 뼈들은 모두 같은 배아의 세포군에서 분화한 것이다. 서로 다른 성장한 형태를 가지면서 같은 배아구조에서 분화한 구조들을 상동구조라 부른다. 상동적 구조들은 모든 네 다리를 가진 척추동물들이 공통조상으로부터 변형되면서 이어져왔다는 강력한 증거를 제공한다.”
실제로, 상동적 구조들은 유사한 성숙한 형태들을 가지고 있지만, 그것들은 반드시 같은 배아구조에서 분화한 것은 아니므로, 이러한 기술내용은 진실을 정확히 반대방향으로 왜곡하고 있다!
요약:
본 교재의 상동성에 대한 기술은 기본적인 사실을 왜곡하고 있으므로, 텍사스교육지침, §31.023의 요구에 부응하지 못한다.
교과서 11
Cecie Starr & Ralph Taggart
Biology: The Unity and Diversity of Life, 10tth edition (2004)
본 교재는 312쪽에서 상동성에 대해 기술한다. 본서는 척추동물의 전지의 뼈들에 대한 그림 다음에서 이렇게 기술한다: “비교형태학은 계보의 변형에 대한 좋은 증거를 제공한다. 이 분야의 조사결과는 척추동물이나 현화식물과 같은 지상 생물들의 신체 형태와 구조에 초점을 맞추고 있다. 종종 유전적 근거를 가진 한 가지 혹은 그 이상의 신체 부분들의 유사성은 공통조상에 서 물려받은 유산을 반영하고 있음을 보여준다. 그러한 신체 부분들은 상동적 구조로 알려져 있다”
상동적 생김새들이 유사한 유전자들에 근거한다고 암시함으로써, 이 구절은 기본적으로 사실과 다른 잘못을 범하고 있다.
요약:
본 교재의 상동성에 대한 토론은 사실과 다른 잘못된 내용을 포함하고 있으므로, 텍사스교육지침,§31.023의 욕구에 부응하지 못한다.
요약
상동성 주제에 대하여, 여기에서 검토한 11종의 교과서들이 모두 학생들에게 “과학적 증거와 자료들을 이용해 그것들의 장점과 단점들에 대해 가설과 이론들을 포함한 과학적 설명들을 분석, 검토, 비판할” 적합한 자료들을 제공하는데 실패하였다.
그 밖에도, 아래의 교과서들은 더욱 심각한 문제들을 가지고 있다.
교 과 서 / 문 제 점
2. Raven & Johnson / 순환논리
6. Raver / 사실과 다른 내용
7. Mader / 순환논리
8. Biggs et al / 순환논리
9. Johnson & Raven / 사실과 다른 내용 및 순환논리
10. Miller & Levine / 사실과 다른 내용
11. Starr & Taggart / 사실과 다른 내용
참고:
<BSCS 인간분석교재>는 진화(다른 교재들에 맞춘 학습안내서처럼 해석됨)에 대해 너무 적게 취급하고 있어서 평가하기가 어렵다.
부록
- 상동성에 관해 제시된 용어들 -
다윈이 <종의 기원>(1859)에서 진화학설을 출간하기 이전에, 생물학자들은 각기 다른 척추동물들의 전지들이 매우 유사한 뼈의 구조들을 가지고 있다는 사실을 알았다. 다윈 이전의 생물학자들은 그러한 유사성을 “상동성들”이라 불렀고, 그들은 그것들이 공통의 원형이나 플랜 때문이라고 해석하였다. 그러나 다윈은 상동성을 한 공통조상으로부터 전해진 특성들이라고 설명하는 것이 더 낫다고 주장하였다. 사실상, 다윈은 척추동물들의 전지의 유사한 뼈의 구조가 공통조상에 대한 증거를 제공한다고 생각하였다.
다윈시대 이후, 생물학자들은 “상동성”이라는 용어를 공통조상에서 얻어졌다고 생각되는 유사한 생김새들로 국한시키려는 경향을 보였다. 공통조상에 기인하지 않는 유사성들은 오늘날 “진화적 상동(상사성)”이라 부른다. 어떤 특정의 유사성들이 상동성인지 아니면 “상사성”인지 때때로 구분하기가 어렵다. 그리고 그러한 어려움은 진화생물학자들 사이에서 계속 논란의 근원이 되고 있다. 어느 경우이든, 한 때는 “상동성”이 “공통조상에 기인하는 유사성”으로 정의되었으며, 공통조상의 증거로는 사용될 수 없다는 것은 분명하다. 왜냐하면 이러한 말은 공통조상에 기인하는 유사성이 공통조상에 기인하기 때문이라는 순환논리의 형태가 되기 때문이다.
상동성 개념에 대한 어려움은 만일 우리가 어떤 메커니즘이 공통조상에서 나온 후손들의 상동적 생김새를 만드는지 알았더라면 극복되었을지도 모른다. 이에 대해 두 가지 메커니즘이 제시된 바 있다: 유사한 분화회로들이거나 유사한 유전자들이 그것이다. 만일 유사한 생김새들이 서로 다른 두 생물의 배아의 유사한 세포들에서 유래한 유사한 회로들에 의해 분화된 것이라면, 그러한 유사한 생김새들이 공통조상에서 기인한 것이므로 상동적이라는 논쟁에 휘말릴 수 있다. 그렇지 않다면, 유사한 생김새들이 두 개의 서로 다른 생물의 유사한 유전자들에서 온 것이라면, 그러한 유전자들이 공통조상에서 왔기 때문에 그 생김새가 상동적이라는 논란에 빠질 수 있다.
불행스럽게도 상동성, 분화, 그리고 유전자들 사이에는 명확한 관련성이 없다. 생김새는 공통조상(그래서 진화적으로 상동적인)에게서 얻어지는 것으로, 때로는 다른 분화 회로들이나 다른 유전자들에 의해 발현되는 것으로 생각되었다. 그러나 유사한 회로들이나 유사한 유전자들로부터 분화한 생김새들은 종종 진화적으로 상동적이지 않은 것으로 생각되었다. 이를 설명해 주는 명확한 메커니즘이 아직 없으므로, 상동성은 진화생물학에서 계속해서 논쟁의 주제가 될 것이다.
미국 디스커버리 연구소의 미국 생물교과서 "상동성" 내용 분석
