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인간의 유래 ·인간의 정체
식품영양학과
변대석
생명의 탄생과 진화
생명(생명체)란 무엇인가?
생물이란 자기구축을 행하는 일종의 화학적 기계
자기구축이란 자신을 만드는 것(개체의 유지)과
자손을 만드는것(종의 번식)
유전자 : 생명활동에 대한 모든 정보가 씌어 있는 설계도
생물은 이것을 부모로 부터 물려 받아 설계도 대로 자기구축을
시행
생물의 특징 : 고도의 자기조절과 유지 능력 보유.
자기를 재생산, 진화, 집단 또는 사회적 존재
공통의 특성 : 세포라는 기본단위 구조 보유.
DNA가 갖고 있는 정보에 기초해서 생명활동 영위
생명의 기원(1)
고대 이집트 신화
공기의 신과 습기의 여신이 대지의 신과 하늘의 신을 낳고
이들이 결혼해서 오시리스, 아이시스, 세스,네프티스를 낳았다.
이들이 만물을 창조하였다.
우주기원설
최초의 생명은 지구 밖에서 왔다.
Richter가 제안
Arrhenius의 panspermia설
(생명의 싹은 우주 공간 구석 구석에 표류하고 있다)
Orgel의 새로운 panspermia설
생명의 기원(2)
창조론 : 성경의 창세기
진화론
라마르크설 : 진화를 처음으로 제안.
미세한 원시 생물로부터 차차 복잡한 생물로 발달.
용불용설 제안
다윈설 : 적자 생존과 자연도태에 의해 새로운 종형성(자연
선택설)
돌연변이설 : 드브리스에 의해 제안
돌연변이와 자연선택이 밀접한 관련이 있다.
정향진화설 : 생물은 그 자신이 진화해 가는 방향이 정해져 있어
그 방향으로 진전해 간다.
생명의 기원(3)
다윈과 진화론
18C 까지는 종의 안정성, 불변성, 고정성을 믿어 모든 생물체는
서로 명확히 구분되는 종들로 이루어져 있고 이 종들은 변하지
않는다고 믿었다.
다윈은 갈라파고스 군도 여행시 관찰
화석으로만 본 동물을 실제 관찰
지역에 따라 같은 종들이 서로 차이가 남
수십마일 떨어진 섬들에서 각각 다른 동식물 분포 발견
종이 시간과 지역에 따라 서로 다르고, 종의 진화에 미치는
영향이 기후 풍토 등 물리 조건만이 아니라 자연에 의한 선택도
가능하다고 결론. 종의 기원발표(1858년)
생명의 기원(4)
Oparin의 화학 진화설
지구 탄생 46억년 전. 최초의 생명체 탄생 40억년 전 무기물에서
최초의 생명체가 탄생하는데 6억년 소요
이 과정을 4단계로 설명
1단계 - 무기물에서 formaldehyde , 시안화 수소 등 저분자
유기물질 생성
2단계 - 아미노산, 핵산염기, 당, 지방산 등 비교적 고분자 유기물
생성
3단계 - 단백질, 핵산, 다당류, 지질 등 생체 고분자 생성
4단계 - 대사기능을 갖는 다분자 계의 생성과 진화
지구탄생
원시대기 (H₂O, H₂ , CO ₂ , HCl , H₂S 등)
원시 유기물질(formaldehyde, 시안화 수소)
저분자 생물물질(아미노산, 당, 지방산, 핵산, 염기등)
고분자 생물물질(펩타이드, 다당류, 지질, 핵산등)
RNA계
DNA계
원핵 단세포 생물(세균, 남조류 등)
진핵 생물 출현(원생동물, 조류 등)
다세포 생물(삼엽충, 먼체류, 해면류 등)
육상생물(양서류, 절족동물, 양치류 등)
Human Evolution
Today’s Objectives
How do humans differ from apes?
Skeleton, organs, culture
Why was Homo erectus so successful as an
early hominid?
What happened to Neandertals?
Be able to briefly trace the cultural
development of:
tools, fire, clothing, shelter, art
What is so important about the Upper
Palaeolithic?
Theories of Evolution
Origin Myths/Cosmologies
Greek – Prometheus
Genesis
Western examples
Left: Prometheus and Athena
Top: God and Adam
Carl Sagan’s Universe Calendar
24 days = 1 billion years
1 second = 475 years
“Big Bang”
Milky Way
Solar System
Life on Earth
Humanlike Primates
January 1
May 1
September 9
September 25
Milky Way
December 31, 10:30pm
Theories of Evolution
Darwin and Wallace, 1850s
Evolution theory holds that
existing species of plants and
animals have emerged over
millions of years from simple
organisms.
Darwin, On the origin of species,
1859
Influenced by the principle of
uniformitarianism
Charles Darwin
Theories of Evolution - Corollaries
Darwin’s principle of natural selection
“Natural selection is the gradual process by which nature
selects the forms most fit to survive and reproduce in a
given environment.”
For natural selection to work on a given population, there
must be variety within that population and competition for
strategic resources.
The concept of natural selection argues that organisms
which have a better fit within their environmental niche will
reproduce more frequently than those organisms that fit less
well.
Theories of Evolution - Corollaries
Random genetic drift is the loss of alleles from a
population's gene pool through chance.
Mutation introduces genetic variation into a
breeding population.
Gene flow occurs through interbreeding: the
transmission of genetic material from one population
to another. Gene flow decreases differences and
inhibits speciation, the formation of new species.
Theories of Evolution - Corollaries
Mendel’s principle of inheritance, 1856
The science of genetics explains the origin of the
variety upon which natural selection operates.
By experimenting with successive generations of
pea plants, Mendel came to the conclusion that
heredity is determined by discrete particles, the
effects of which may disappear in one generation,
and reappear in the next.
Other Theories
Creationism accounts for biological diversity by referring to
the divine act of Creation as described in Genesis.
Catastrophism is a modified version of Creationism, which
accounts for the fossil record by positing divinely authored
worldwide disasters that wiped out the creatures represented in
the fossil record, who were then supplanted by newer, created
species.
Intelligent Design states that modern physics and cosmology
have uncovered evidence for intelligence in the structure of the
universe and this intelligence seems to act with us in mind and
that the universe as a whole shows evidence of design.
인류의 진화
Early Primates
Prosimians (65mya)
Monkeys (35mya)
Apes (23mya)
Hominids (5mya)
Early Primates - Traits
Common physical primate traits:
Dense hair or fur covering
Warm-blooded
Live young
Suckle
Infant dependence
Common social primate traits:
Social life
Play
Observation and imitation
Pecking order
Common Primate Traits
Primate Family Tree
Crown lemur
Orangutan
Evolution of Bipedalism
Anatomical changes
Neck (1), chest (2), lower back (3), hips and pelvis
(4), thighs (5), knees (6), feet (7)
Theories
Tool use and bipedalism (Darwin/Washburn)
Energy efficiency and bipedalism (Isbell/Young)
Radiator theory (Falk)
Body temperature and bipedalism (Wheeler)
Habitat variability and bipedalism (Potts)
Reproduction and bipedalism (Lovejoy)
Canine reduction and bipedalism (Jolly)
(Click for interactive skeleton)
Pre-hominid Evolution
Ardipithecus ramidus
A. anamensis
A. afarensis
A. bahrelghazali
A. africanus
P. aethiopicus
A. garhi
P. boisei
P. robustus
Bipedalism
Tools
Language
4.4 - ?
mya
4.2 - 3.9
4.2 - 2.5
3.5 - 3.0
3.5 - 2.5
2.7 - 2.3
2.5 - ?
2.3 - 1.3
2.0 - 1.0
Reconstruction of Australopithecine
Hominid Evolution
Homo habilis (2.0 – 1.6mya)
H. erectus
(1.9-27kyBP)
H. heidelbergensis (800-100kyBP)
H. neanderthalensis (300-30kyBP)
H. sapiens
(130kyBP – present)
Scale: Millions of Years BP
H. rudolfensis (2.4-1.6mya)
Hominid Evolution
Major Homo advances:
Brain size
Better bipedalism
Hunting
Fire (H. erectus)
Tools
•
•
•
•
Oldowon (H. habilis)
Acheulean (H. erectus)
Mousterian (H. heidelbergensis)
Solutrean (H. sapiens)
Built shelters (H. heidelbergensis)
Clothing (H. neandertalensis)
Language (Neandertals?)
Homo habilis
612 cc brain
2.3 - 1.6 mya
first toolmaker
prognathic face, brow ridge
probable meat-eater
possibly arboreal
discovered in 1960 by Leakeys
no speech
Artist’s representation of a Homo
habilis band as it might have
existed two million years ago.
H. habilis v. H. erectus
Finds in east Africa indicate that Homo habilis
was not very different from the
australopithecines in terms of body size and
shape.
The earliest Homo erectus remains indicate
rapid biological change.
The fossil record for the transition from H. habilis
to H. erectus supports the punctuated equilibrium
model of evolution.
H. erectus was considerably taller and had a larger
brain than H. habilis.
Homo erectus
1891 - Eugene Dubois
discovers H. erectus in Java
Dubois calls it Pithecanthropus
erectus initially, also dubbed
“Java Man”
finds in China called
Sinanthropus
dates from 1.9 mya to 27,000
years B.P.
994 cc brain size (compare to
612 for H. habilis)
Acheulean tool industry
Photograph of Nariokotome boy, an
early Homo erectus found near Lake
Turkana, Kenya.
Homo erectus – 1.9mya to 27k yBP
Why was H. erectus so successful?
Less sexual dimorphism = possible pair bonds, marriage
Less hair on body = wearing of furs, other clothing
Wearing of furs = ability to live further north
Quick adaptation to
environment without physical
changes
Culture is main reason H.
erectus was so successful
• organization for hunting
• ability to protect against
predators
• control of fire?
• possible campsites
• tools (Acheulean industry)
Distribution of H. erectus
Homo neanderthalensis
discovered in the Neander Valley
(Tal) near Dusseldorf, 1856
massive brain--about 1,400cc on
average
large torso, short limbs, broad
nasal passages
later remains show decrease in
robustness of the front teeth and
face, suggesting use of tools
replaced teeth
retained occipital torus, some
mid-facial prognathism
The skull of the classic Neandertal
found in 1908 at La Chapelle-auxSaints.
Neandertal Culture
Homesites – In caves, also in the
open (near rivers, framed with
wood and covered with skins)
Burial – Is there evidence of
purposeful burial and ritual?
Language – Could Neandertals
talk or not?
Tools – Mousterian tradition
Top: Reconstruction of Neandertal burial from Shanidar cave
Bottom: Mousterian tools
What happened to Neandertals?
H. neanderthalensis coexisted with H. sapiens for at
least 20,000 years, perhaps as long as 60,000 years
What happened?
Neandertals interbred with H. sapiens
Neandertals were killed off by H. sapiens
H. sapiens drove Neandertals into extinction by
competition
Homo sapiens
Archaic – 100,000 to
35,000 years BP
Sometimes called Homo
sapiens and Homo
sapiens neanderthalensis
Modern – 35,000 years
BP to present
Anatomically modern
Sometimes called Homo
sapiens sapiens
Cro-Magnon Man
Cro-Magnon humans
35,000 years B.P. in western
Europe to 17,000 years B.P.
1,600 cc cranial capacity
Name comes from a hotel in
France
Not a different species, just old
Homo sapiens from Europe
Artist’s reconstruction of a Cro-Magnon man
Archaic H. sapiens Culture
Art
Traces of art found in beads, carvings, and
paintings
Cave paintings in Spain and southern
France showed a marked degree of skill
Female figurines
27,000 to 22,000 years B.P.
Called “venuses,” these figurines depicted
women with large breasts and broad hips
• Perhaps it was an example of an ideal
type, or perhaps an expression of a
desire for fertility
Archaic H. sapiens Culture
Cave paintings from 20,000 years ago at VallonPont-d’Arc in southern France (left) and from
Lascaux, in southwest France
Cave paintings
Mostly animals on bare walls
Subjects were animals favored for their
meat and skins
Human figures were rarely drawn due to
taboos and fears that it would somehow
harm others
Upper Palaeolithic –
Hotbed of Culture
40 – 10k yBP
Shelters
15,000 yBP Ukraine
Some made with mammoth bones
Wood, leather working; carpentry
Tools
From cores to blades
Specialization
Composite tools
Bow and arrow
Domestication of dogs
Gathering rather than hunting
became the mainstay of human
economies.
Top: Straw Hut
Left: Mammoth bone
hut
Bottom: Tool
progression
Modern Homo Sapiens
Regional-Continuity Model (Milford Wolpoff, UMich)
Humans evolved more or less simultaneously across the entire Old
World from several ancestral populations.
Rapid-Replacement Model (Chris Stringer, NHM London)
Humans evolved only once--in Africa from H. heidelbergensis
ancestors--and then migrated throughout the Old World,
replacing their
archaic
predecessors.
Also called the
“Out of Africa”
and “Killer Ape”
hypothesis.
Social Organization
Hunter-gatherer analogy
Small group, low population density, nomadism,
kinship groups
Migration
North America was the last colonized by hominids.
Beringia (land bridge) between Russia and Alaska
Asian origin of Native Americans
30,000 to 12,000 years B.P. was first migration
Human Variation
유전자 급원의 차이에 따른 분류
Modern humans vary in skin color, hair
color, and eye color.
Negroid, mongoroid, Caucasoid,
Austraroid, American Indian
Homo sapiens는 유전적 다양성에도
불구하고 단일종임
인류의 미래
환경
• 열대우림의 파괴 – 지구 온난화, 물 수지 및 기후변화
생물 다양성의 위기 초래
• 오존층의 파괴 – 최근 10년간 남극 상공의 오존층 절반 수준
• 산성비 – 정상적인 비 pH 5.6 , 그 이하를 산성비
• 수질 오염 – 지구상의 물 중 담수는 3% , 그 중 70% 는 남북극 얼음.
이용 가능한 물 0.8% , 음용수는 0.01% 이하.
우리나라의 경우
· 남한 지역 하천 약 4,000개 (총 연장 34000km)
유량 적고 유속 느림, 오염 가속화
· 호수, 댐 문제, 지하수 오염
· 해수 오염 – 매립, 유조선 사고 등
• 환경호르몬
생물체내에서 정상적으로 분비되는 물질이 아님
외부 화학물질이 체내에 흡수되어 호르몬 처럼 작용
생체 발육 성장 및 각종 대사기능에 중대한 영향
다이옥신, PCB, DDT, 비스페놀 등 다양
인구
1830년 10억
1920년 20억
1974년 40억
2010년 70억
2050년 100억 (예상)
우리나라의 경우
1955년 2000만, 2030년 5300만(예상)
문제 : 출생률 감소와 노령인구의 증가
근로자 부담 가중. 의료비 등 사회보장 비용의 증가로 사회적
인 심각한 문제가 될 수 있음
식량
농업생산 증가율의 둔화
농업국의 식량위기 - 특정 작물 단일 경작으로 인함
(세네갈 땅콩 50%, 스리랑카 홍차 33%, 브라질 커피 93%, 수단 목화
65%)
식량 공급의 불균형
선진국과 개발 도상국의 차이
질병
질병은 인류의 역사와 함께 했다.
고대,중세,근대에 있어 페스트, 콜 레라, 발진티프스, 나병, 결핵,
인플루엔자 등의 질병은 인류의 존망과 역사를 바꾸어 놓았다.
과거 창궐했던 질병 중 완전 박멸된 것도 있으나 여전히 존재하는 것도
있고 새로운 질병도 계속 발견
질병의 치료와 예방에 있어 영양의 역할이 매우 중요함.