형태분석학(Geometric Morphometrics)의 최근 연구동향
Thompson(1917) 이 후 생물학자들은 여러가지 형태의 생물들에 관심을 갖기 시작했으며, 그 다양한 형태들을 묘사(description)하고 분석하기 위해 많은 노력을 기울여왔다. 전통적인 형태분석은 측정된 간격을 바탕으로 한 통계분석을 통해 이루어졌다. 그러나 컴퓨터의 발달과 함께 새로운 형태분석 방법인 기하학적 형태분석(Geometric Morphometrics, GM) 방법이 개발, 발전되면서 여러 분야에서 여러가지 형태분석이 가능하게 되었다. GM의 장점은 생물 형태뿐만 아니라, 그 형태들간의 기하학적 관계의 통계적 분석과 그 결과를 그림으로 나타냄으로서 좀 더 그 관계를 쉽게 해석할 수 있다는 것이다. 따라서 GM을 이용한 많은 연구들이 기하급수적으로 늘어나고 있으며, 특히 생물 개체 발생학 (ontogeny), 진화 생태학(evolutionary ecology), 분류학(systematics), 그리고 발달 유전학(developmental genetics) 분야들에 많이 이용되고 있다. 생물학 연구나 인류학 연구분야에서는 많이 이용되고 있으나GM을 다른 연구분야에 적용하기에는 아직도 많은 문제점이 있는 것은 사실이다. 그 문제점들을 해결하고 좀 더 많은 분야에 적용하기 위한 많은 노력들이 이루어지고 있다. 그 중 가장 특이할 만한 발전은 이차원적 평면의 형태분석을 넘어서 삼차원적 평면의 형태분석 방법이다. 현재까지는 세가지 접근 방법이 시도되고 있다. 첫번째 방법은 삼차원적 물체를 표현하기 위해 landmarks와 semi-landmarks를 같이 이용하는 방법이다. 선택된 landmarks는 Procrustes 중첩을 하고, 나머지 semi-landmarks는 삼차원적 공간표현(pictorial morphing)을 위해 공간 이동을 시키는 방법이다 (Mitteröcker et al., 2005; Wiley et al., 2005). 두번째 방법은 Eigensurface를 이용하는 방법이다. 스캔을 한 삼차원적 표면에 수백 수천의 semi-landmarks를 그냥 semi-landmark points로 이용하는 것이 아니라 서로 연결시킨 격자선을 이용하여 eigensurface를 만들어 사용하는 방법이다 (MacLeod, 2008; Polly, 2008; Polly and MacLeod, 2008). 세번째 접근 방법은 Spherical Fourier harmonic analysis이다. 이는 일반적인 2D Fourier outline method와 같은 원리를 3D surface에 적용하는 방법이다 (Styner et al., 2006; McPeek et al., 2008). 삼차원적 물체로부터 GM을 위한 데이타를 얻기위한 방법은 지금도 계속 발전하고 있다. 3D scanners가 지금은 가장 많이 이용되고 있으며, laser scanners는 신속하게 데이타를 얻을 수 있는 장점이 있고, CT scanners는 물체의 표면뿐만 아니라 내부구조도 볼 수 있다는 장점이 있다. 비록 이러한 scanning 방법들이 점차 저렴한 가격으로 널리 사용되고는 있지만, 현재 사용되고 있는 GM 방법들은 아직 3D data를 쉽게 이용하는 데는 어려움이 있다. 그 이유는 좌표를 3D 표면에 배치(mapping)하는데 아직 많은 어려움이 있으며, 그 좌표점들이 과연 homologous positions에 해당하는 지에도 아직은 의문점이 남아있다. 그래도 아직은 발전단계에 있으며, 머지않아 더욱 좋은 방법들이 개발될 것이다. 그렇게 되면 아직 풀지 못한 많은 질문들(intraspecific variation, development, morphological integration 그리고 retrodeformation of fossil specimens에 관한 질문들)에 대답을 할 수 있게 될 것이다. References
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