#14 자연선택의 예시

문제 1 · OX 문제

항생제 내성 세균은 우연한 돌연변이에 의해 나타난다. ( )

정답: O

항생제 내성 세균이 생기는 것은 세균이 스스로 계획한 결과가 아닙니다. 우연히 유전자에 변화가 생기는 돌연변이가 일어나면서 항생제를 이겨낼 수 있는 능력을 갖춘 세균이 생겨난 것이며, 이러한 우연한 변화 하나가 항생제 환경에서 중요한 생존 무기가 됩니다.

문제 2 · OX 문제

항생제를 사용하지 않는 환경에서도 항생제 내성 세균은 높은 비율로 존재한다. ( )

정답: X

항생제 내성은 항생제가 없는 환경에서는 딱히 유리한 특성이 아닙니다. 내성을 유지하는 데 에너지가 들기 때문에 오히려 약간 불리할 수도 있어서 항생제를 사용하지 않는 환경에서는 내성 세균이 낮은 비율로만 존재합니다.

문제 3 · OX 문제

자연 상태의 딱정벌레 집단에는 다양한 몸 색깔을 가진 개체들이 존재한다. ( )

정답: O

딱정벌레 집단을 자세히 살펴보면 모두 똑같은 색이 아닙니다. 집단 내에 다양한 몸 색깔을 가진 개체들이 섞여 있는 변이가 존재하며, 이러한 다양성이 있어야 환경 변화가 생겼을 때 일부가 살아남을 수 있습니다.

문제 4 · OX 문제

낫모양적혈구빈혈증은 헤모글로빈 유전자 돌연변이로 발생하며, 일반적으로 생존에 불리하다. ( )

정답: O

낫모양적혈구는 정상 적혈구와 달리 낫 모양으로 변형되어 모세혈관을 막고 심한 빈혈을 일으킵니다. 빈혈이 심하면 신체 기관이 손상되기 때문에 일반적인 환경에서는 생존에 불리한 형질입니다.

문제 5 · OX 문제

말라리아가 많이 발생하는 지역에서는 낫모양적혈구 유전자를 가진 사람이 생존에 유리하여 자연선택된다. ( )

정답: O

말라리아를 일으키는 말라리아원충은 낫모양적혈구 안에서는 증식을 못합니다. 그래서 말라리아가 만연한 지역에서는 낫모양적혈구 유전자를 가진 사람이 말라리아에 잘 걸리지 않아 오히려 생존에 유리해집니다.

문제 6 · OX 문제

다양한 항생제 내성 세균들이 DNA를 서로 교환하면 여러 항생제에 내성을 가지는 슈퍼박테리아가 출현할 수 있다. ( )

정답: O

세균은 서로 DNA를 직접 교환할 수 있는 특성이 있습니다. 각자 다른 항생제에 내성을 가진 세균들이 DNA를 주고받으면 여러 항생제에 동시에 내성을 가진 슈퍼박테리아가 탄생할 수 있으며, 항생제를 남용할수록 출현 가능성이 높아집니다.

문제 7 · 빈칸 채우기

항생제 내성 세균은 항생제 저항성 유전자를 가지며, ( )에 의해 우연히 나타난다. (4글자)

정답: 돌연변이

세균이 항생제를 피하기 위해 스스로 내성을 만드는 것이 아닙니다. 우연히 유전자에 변화가 생기는 돌연변이가 일어나면서 항생제를 이겨낼 수 있는 능력을 갖추게 되는 것입니다.

문제 8 · 빈칸 채우기

항생제를 지속적으로 사용하는 환경에서 항생제 내성 세균의 비율이 높아지는 과정을 ( )이라고 한다. (4글자)

정답: 자연선택

항생제가 살포되면 내성이 없는 세균은 죽고 내성 세균만 살아남습니다. 항생제라는 환경 요인이 약한 세균을 걸러내고 내성 세균만 남기는 이 과정이 반복될수록 집단 전체에서 내성 세균의 비율이 높아집니다.

문제 9 · 빈칸 채우기

다양한 항생제 내성 세균들이 DNA를 서로 교환하면서 여러 항생제에 내성을 가지게 된 세균을 ( )라고 한다. (6글자)

정답: 슈퍼박테리아

세균들이 서로 DNA를 교환하면서 다양한 내성 유전자를 모으면, 여러 가지 항생제를 사용해도 죽지 않는 강력한 세균인 슈퍼박테리아가 탄생할 수 있습니다.

문제 10 · 빈칸 채우기

딱정벌레 집단의 자연선택 사례에서 ( )로 인해 토양이 검게 변하면서 어두운 몸 색깔의 딱정벌레가 자연선택되었다. (2글자)

정답: 산불

원래 밝은 토양에서는 밝은 색 딱정벌레가 배경과 비슷해서 포식자의 눈을 피하기 유리했습니다. 하지만 산불이 일어나 토양이 검게 변하자 어두운 색 딱정벌레가 숨기에 더 유리해졌고 이에 따라 자연선택의 방향도 바뀌게 되었습니다.

문제 11 · 빈칸 채우기

낫모양적혈구 유전자를 가진 사람은 ( )를 일으키는 원충이 낫모양적혈구 안에서 증식하지 못하기 때문에 이 질병에 잘 걸리지 않는다. (4글자)

정답: 말라리아

말라리아원충은 보통 정상적인 적혈구 속에서 증식하는데, 낫모양적혈구는 구조가 변형되어 있어 원충이 제대로 자리 잡고 증식하기 어렵습니다. 이 덕분에 낫모양적혈구 유전자를 가진 사람은 말라리아에 걸릴 확률이 낮아집니다.

문제 12 · 빈칸 채우기

낫모양적혈구빈혈증은 인간의 ( ) 유전자 돌연변이로 인해 발생한다. (5글자)

정답: 헤모글로빈

헤모글로빈은 적혈구 내부에서 산소를 운반하는 핵심 단백질입니다. 이 헤모글로빈을 만드는 유전자에 돌연변이가 생기면 적혈구의 전체적인 구조가 낫 모양으로 변하게 됩니다.

문제 13 · 단답형

내성이 없는 세균을 대부분 죽게 만들어 내성 세균이 자연선택되는 환경을 만드는 물질은 무엇인가? (3글자)

정답: 항생제

항생제는 세균을 제거하기 위해 사용하는 약물입니다. 하지만 우연히 내성을 가진 세균에게는 효과가 없기 때문에, 항생제를 지속적으로 사용하면 내성이 없는 세균만 사멸하고 내성 세균이 살아남아 선택되는 결과를 낳습니다.

문제 14 · 단답형

헤모글로빈 유전자 돌연변이로 인해 적혈구가 낫 모양으로 변형되어 심한 빈혈을 일으키는 질병은 무엇인가? (9글자)

정답: 낫모양적혈구빈혈증

정상적인 적혈구는 원반 모양이지만, 헤모글로빈 유전자의 변이로 인해 적혈구가 낫 모양으로 찌그러지는 질병이 낫모양적혈구빈혈증입니다. 이 변형된 적혈구는 산소 운반 능력이 떨어지고 모세혈관을 막아 빈혈을 유발합니다.

문제 15 · 단답형

자연선택이 여러 세대에 걸쳐 반복되면 생물 집단의 구성이 변하여 무엇이 일어나는가? (2글자)

정답: 진화

자연선택은 한 세대만에 끝나는 현상이 아닙니다. 여러 세대를 거치면서 환경에 유리한 형질을 지닌 개체들이 점점 더 많이 살아남아 자손을 남기게 되고, 이 과정이 누적되면서 집단 전체의 특성이 변하는 진화가 일어납니다.

문제 16 · 단답형

낫모양적혈구 유전자 빈도가 높은 지역과 말라리아 발생 지역의 분포가 특히 뚜렷하게 겹치는 대륙은 어디인가? (4글자)

정답: 아프리카

세계 지도를 살펴보면 낫모양적혈구 유전자가 많이 발견되는 지역과 말라리아가 자주 발생하는 지역이 아프리카 대륙에서 매우 유사하게 겹치는 것을 볼 수 있습니다. 이는 말라리아 환경에서 낫모양적혈구 유전자가 생존에 유리하여 자연선택된 결과입니다.

문제 17 · 단답형

낫모양적혈구 유전자는 일반적으로 생존에 불리하지만, 말라리아가 만연한 지역에서는 생존에 유리하게 작용한다. 이렇게 같은 형질의 유불리를 결정하는 것은 무엇인가? (2글자)

정답: 환경

동일한 유전적 형질이라도 개체가 어떠한 주변 조건에 처해 있느냐에 따라 이로울 수도 있고 해로울 수도 있습니다. 자연선택의 유불리와 방향성을 결정하는 가장 중요한 요인은 바로 생물이 살아가는 환경입니다.

문제 18 · 보기 선택

딱정벌레 집단의 자연선택에 대한 설명으로 옳은 것을 모두 고르시오.

• ㄱ. 산불이 나기 전 딱정벌레 집단에는 다양한 몸 색깔의 개체들이 존재한다.
• ㄴ. 산불로 토양이 검게 변하면 어두운 몸 색깔의 딱정벌레가 포식자 눈에 덜 띈다.
• ㄷ. 시간이 지날수록 어두운 몸 색깔의 딱정벌레 개체수가 증가한다.
• ㄹ. 산불 후에는 밝은 몸 색깔의 딱정벌레가 자연선택된다.

정답: ㄱ, ㄴ, ㄷ

산불로 인해 토양이 검은색으로 변하면, 어두운 몸 색깔의 딱정벌레가 새와 같은 포식자의 눈에 덜 띄게 되어 생존 확률이 높아집니다. 결과적으로 어두운 색 개체들이 더 많은 자손을 남겨 그 수가 증가하게 됩니다.

문제 19 · 보기 선택

낫모양적혈구빈혈증에 대한 설명으로 옳은 것을 모두 고르시오.

• ㄱ. 헤모글로빈 유전자 돌연변이로 발생한다.
• ㄴ. 일반적으로 생존에 불리한 형질이다.
• ㄷ. 말라리아가 많은 지역에서는 이 유전자를 가진 사람이 생존에 유리하다.
• ㄹ. 모든 환경에서 항상 생존에 불리하다.

정답: ㄱ, ㄴ, ㄷ

낫모양적혈구빈혈증은 심각한 빈혈을 유발하므로 일반적인 환경에서는 생존에 불리하지만, 말라리아원충의 증식을 억제하는 효과가 있어 말라리아 유행 지역에서는 생존율을 높여주는 유리한 형질이 됩니다.

문제 20 · 보기 선택

세 가지 자연선택 사례(항생제 내성 세균, 딱정벌레, 낫모양적혈구빈혈증)의 공통점으로 옳은 것을 모두 고르시오.

• ㄱ. 환경 변화가 자연선택의 방향을 결정한다.
• ㄴ. 생존에 유리한 형질을 가진 개체가 더 많은 자손을 남긴다.
• ㄷ. 세 사례 모두 돌연변이가 유리하게 작용한 경우이다.
• ㄹ. 세 사례 모두 자연선택과 무관하다.

정답: ㄱ, ㄴ, ㄷ

항생제 내성, 딱정벌레의 색 변화, 낫모양적혈구는 모두 특정 환경 변화 속에서 유리한 형질을 가진 개체들이 자연선택되어 집단 내 비율이 늘어난 대표적인 사례들입니다.

문제 21 · 보기 선택

낫모양적혈구 유전자 빈도와 말라리아의 관계에 대한 설명으로 옳은 것을 모두 고르시오.

• ㄱ. 낫모양적혈구 유전자 빈도가 높은 지역과 말라리아 발생 지역의 분포가 비슷하다.
• ㄴ. 낫모양적혈구를 가진 사람은 말라리아원충의 증식이 억제되어 말라리아에 잘 걸리지 않는다.
• ㄷ. 말라리아 발생 지역에서 낫모양적혈구 유전자를 가진 사람이 자연선택되었기 때문에 그 지역에서 유전자 빈도가 높다.
• ㄹ. 낫모양적혈구 유전자는 모든 지역에서 생존에 유리하다.

정답: ㄱ, ㄴ, ㄷ

말라리아가 많이 발생하는 환경적 특징 때문에 낫모양적혈구 유전자를 가진 사람들이 자연선택되어 해당 지역의 유전자 빈도가 높게 유지되는 것입니다. 그러나 말라리아가 없는 지역에서는 빈혈을 일으키므로 불리합니다.

문제 22 · 보기 선택

슈퍼박테리아 출현에 대한 설명으로 옳은 것을 모두 고르시오.

• ㄱ. 다양한 항생제 내성 세균들이 DNA를 교환하면서 형성될 수 있다.
• ㄴ. 항생제를 지속적으로 사용하는 환경에서 자연선택 과정이 반복되면 출현 가능성이 높아진다.
• ㄷ. 슈퍼박테리아는 여러 항생제에 동시에 내성을 가진다.
• ㄹ. 슈퍼박테리아는 항생제를 전혀 사용하지 않아도 자연스럽게 등장한다.

정답: ㄱ, ㄴ, ㄷ

슈퍼박테리아는 세균들 간의 유전자 교환과 지속적인 항생제 노출 환경에 따른 자연선택이 누적되면서 나타납니다. 항생제의 무분별한 남용은 슈퍼박테리아의 출현을 앞당기는 원인이 됩니다.

문제 23 · 객관식

항생제 내성 세균의 자연선택 과정을 순서대로 바르게 나열한 것은?

• ① 항생제 사용 → 내성 세균 비율 증가 → 항생제 내성 세균 집단 형성 → 내성 세균 일부 존재
• ② 내성 세균 일부 존재 → 항생제 사용 → 내성 없는 세균 대부분 사망 → 내성 세균 비율 증가
• ③ 내성 세균 비율 증가 → 항생제 사용 → 내성 없는 세균 사망 → 내성 세균 일부 존재
• ④ 항생제 내성 집단 형성 → 내성 세균 일부 존재 → 항생제 사용 → 내성 세균 사망
• ⑤ 내성 없는 세균 사망 → 내성 세균 일부 존재 → 항생제 사용 → 내성 세균 비율 증가

정답: ②

자연선택은 집단 내에 이미 다양한 변이(내성 세균의 소수 존재)가 있는 상태에서 출발합니다. 여기에 항생제 사용이라는 환경 변화가 주어지면 내성이 없는 개체들이 사라지고 내성 개체들이 증식하여 비율이 높아지게 됩니다.

문제 24 · 객관식

다음 중 낫모양적혈구빈혈증에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

• ① 헤모글로빈 유전자 돌연변이로 발생한다.
• ② 적혈구가 낫 모양으로 변형되어 심한 빈혈을 일으킨다.
• ③ 일반적으로 정상 적혈구를 가진 사람에 비해 생존에 불리하다.
• ④ 말라리아 발생 지역에서도 이 유전자를 가진 사람은 생존에 불리하다.
• ⑤ 말라리아원충이 낫모양적혈구 안에서 증식하지 못한다.

정답: ④

낫모양적혈구빈혈증은 악성 빈혈을 동반하므로 일반 환경에서는 생존율을 낮추지만, 말라리아 유행 지역에서는 말라리아 감염을 막아주어 오히려 정상인보다 생존에 유리한 이점을 가집니다.

문제 25 · 객관식

딱정벌레 집단에서 산불 이후 자연선택이 일어나는 과정을 옳게 설명한 것은?

• ① 산불 후 모든 딱정벌레가 멸종하고 어두운 색 딱정벌레만 새로 탄생한다.
• ② 산불 후 밝은 색 딱정벌레가 검은 토양과 비슷해져 자연선택된다.
• ③ 어두운 몸 색깔의 딱정벌레가 포식자 눈에 덜 띄어 살아남고, 자손을 남긴다.
• ④ 산불 전부터 어두운 색 딱정벌레만 존재했으며, 산불 후에도 비율 변화는 없다.
• ⑤ 산불과 딱정벌레의 자연선택은 서로 관계가 없다.

정답: ③

산불로 인해 서식지 토양이 어둡게 변하는 환경적 변화가 오면 기존에 존재하던 어두운 색 딱정벌레의 생존율이 상승합니다. 이들이 살아남아 번식함으로써 집단 전체에서 어두운 색의 비율이 늘어납니다.

문제 26 · 객관식

다음 중 세 가지 자연선택 사례에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

• ① 항생제 내성 세균은 돌연변이에 의해 우연히 나타난다.
• ② 딱정벌레 사례에서 환경 변화(산불)가 자연선택의 방향을 결정했다.
• ③ 낫모양적혈구 유전자는 말라리아 발생 지역에서 자연선택된다.
• ④ 세균이 항생제를 감지하면 스스로 내성 유전자를 만들어낸다.
• ⑤ 자연선택은 생물 집단이 변화하는 환경에 적응하게 한다.

정답: ④

세균이 항생제라는 약물을 인지하고 그에 맞춰 의도적으로 내성 유전자를 형성하는 것은 불가능합니다. 유전적 변이는 돌연변이에 의해 무작위로 먼저 나타나며, 항생제 환경이 이를 사후에 선택하는 것입니다.

문제 27 · 객관식

낫모양적혈구 유전자 빈도와 말라리아 발생 지역의 분포가 겹치는 이유를 가장 잘 설명한 것은?

• ① 낫모양적혈구 유전자는 말라리아 발생 지역에서만 돌연변이가 일어나기 때문이다.
• ② 말라리아 발생 지역에서는 낫모양적혈구 유전자를 가진 사람이 자연선택되었기 때문이다.
• ③ 말라리아 발생 지역에서는 낫모양적혈구 유전자를 가진 사람이 더 빨리 번식하기 때문이다.
• ④ 낫모양적혈구 유전자가 말라리아를 예방하는 것은 아무 관계가 없다.
• ⑤ 낫모양적혈구 유전자는 모든 지역에서 동일한 빈도로 나타난다.

정답: ②

말라리아가 흔한 지역 조건에서는 낫모양적혈구 유전자를 지닌 사람이 말라리아 감염으로부터 안전하여 생존 경쟁에서 우위를 점하게 됩니다. 이러한 지속적인 자연선택의 누적으로 인해 두 분포 지역이 일치하게 됩니다.

문제 28 · 객관식

세 가지 자연선택 사례를 통해 알 수 있는 자연선택의 원리로 가장 적절한 것은?

• ① 생물이 스스로 필요한 형질을 만들어내는 것이 자연선택이다.
• ② 자연선택은 환경과 무관하게 무작위로 일어난다.
• ③ 자연선택의 방향은 환경에 따라 달라진다.
• ④ 자연선택은 항상 동일한 형질을 선택하며, 환경이 바뀌어도 방향이 변하지 않는다.
• ⑤ 자연선택은 개체 하나에서만 나타나며 집단 전체에는 영향을 미치지 않는다.

정답: ③

자연선택은 개체군 내부에 존재하는 다양한 변이들 중에서 현재 주어진 주변 환경 조건에 알맞은 우수한 형질의 개체가 생존과 생식에서 이점을 얻어 그 빈도가 증가해 나가는 일련의 메커니즘을 보여줍니다.