선사시대의 동물들이 무엇을 먹었는지 두개골 모양으로 알아낼 수 있을까?

[사이언스 데일리] 고생물학자들이 오래 전에 멸종한 동물의 생활사를 재구성할 때 어떤 음식을 먹고 살았는지를 알기 위해 비슷한 두개골 모양과 치아 패턴을 보이는 현생 동물을 살펴보는 것이 일반적이다. 하지만 이 방법이 언제나 옳은 것은 아니다. 현생 종들에 기반한 새로운 모델링 및 검증을 수행해 본 결과 동물의 식성과 두개골 생체역학의 관계는 복잡해서 그 동물 조상의 식성에 생각보다 큰 영향을 받는 것으로 나타났다.

(2015년 4월 29일 Science Daily 기사 번역)

정보출처: 미국 자연사박물관

 

연구팀이 생체역학적 특성을 연구하기 위해 사용한 여러 종의 두개골을 보여주는 그림. 각 동물의 무는 힘과 두개골의 강직도를 비교하여 생체역학적 특성 곡선을 그렸다. 서로 가까운 관계인 표범과 몽구스가 함께 묶이는 등 조상의 식성이 모델에 큰 영향을 끼치기는 하지만, 개별 동물의 생체역학적 특성 곡선의 모양을 보고 식성에 대한 예측도 할 수 있는 것으로 나타났다. Credit: Copyright AMNH/Z.-J. Tseng

연구팀이 생체역학적 특성을 연구하기 위해 사용한 여러 종의 두개골을 보여주는 그림. 각 동물의 무는 힘과 두개골의 강직도를 비교하여 생체역학적 특성 곡선을 그렸다. 서로 가까운 관계인 표범과 몽구스가 함께 묶이는 등 조상의 식성이 모델에 큰 영향을 끼치기는 하지만, 개별 동물의 생체역학적 특성 곡선의 모양을 보고 식성에 대한 예측도 할 수 있는 것으로 나타났다. Credit: Copyright AMNH/Z.-J. Tseng

고생물학자들이 오래 전에 멸종한 동물의 생활사를 재구성할 때 어떤 음식을 먹고 살았는지를 알기 위해 비슷한 두개골 모양과 치아 패턴을 보이는 현생 동물을 살펴보는 것이 일반적이다. 하지만 이 방법이 언제나 옳은 것은 아니다. 미국 자연사박물관의 과학자들이 현생 종들에 기반한 새로운 모델링 및 검증을 수행해 본 결과 동물의 식성과 두개골 생체역학의 관계는 복잡해서 그 동물 조상의 식성에 생각보다 큰 영향을 받는 것으로 나타났다.

“전통적으로 뾰족한 이빨과 날카로운 칼날 모양의 이빨을 가지고 있는 화석 두개골을 보면 주로 육식을 하는 동물이라고 가정해왔습니다. 하지만 이런 단순한 생각이 항상 옳은 것은 아니죠.” 박물관의 화석 포유류 책임자이자 플로스원(PLOS ONE)에 실린 새 논문의 공저자인 존 J. 플린의 말이다.  “식성과 연결될 수 있는 요인을 여러 개 발견했습니다. 두개골 크기, 생체역학적인 속성, 그리고 해당 종이 생명의 나무에서 어떤 위치를 차지하고 있는지가 종종 가장 중요한 요인이었습니다.“

플린과 미국 자연사박물관의 고생물학부문 박사후 연구원으로 국립과학재단의 지원을 받는 Z. 잭 쳉은 현생 육식동물 다섯 종의 두개골 모양과 기능의 관계를 살펴보았다. 여기에는 고기를 먹는 “초육식동물” 로 특화된 늑대와 표범은 물론 더 “잡식성 동물” 인 몽구스, 스컹크, 그리고 미국너구리가 포함되었다. 최초의 모델링은 무는 힘과 해당 동물의 두개골의 강직도의 관계를 보는 것이었는데 의외의 결과가 나왔다.

“늑대와 표범처럼 초육식동물로 동일한 식성과 생체역학적 요구사항을 가지고 있는 동물들이 함께 묶이지 않았습니다.” 쳉의 말이다. “그 대신 볼 수 있었던 것은 어떤 조상으로부터 유래했느냐에 큰 영향을 받는다는 사실이었는데, 예를 들면 표범과 몽구스는 진화적인 맥락에서 더 가까운 관계이기 때문에 함께 묶여있는 것으로 나타났습니다. 선호하는 식성이나 섭식전략은 매우 다른데도 말이죠.”

하지만 일단 조상의 강력한 영향과 두개골의 크기를 제거하고 나면 초육식동물과 잡식동물은 생체역학, 특히 두개골의 어느 부분에 있는 이빨이 가장 강력한지를 보는 것으로 여전히 구분할 수 있었다. 육식을 전문으로 하는 동물의 두개골은 사냥을 하는 앞쪽 이빨과

베고 부수는 데 사용되는 뒤쪽 이빨 부분의 강직도가 가장 높았던 반면 잡식성 동물의 두개골은 물 때 사용되는 이빨이 앞쪽에서 뒤쪽으로 갈 수록 두개골의 강직도가 증가했다.

연구팀은 향상된 형태-기능 컴퓨터 모델을 두 종의 멸종한 동물에 적용시켜보았다., 티노키온 벨록스 (Thinocyon velox) 는 포식자였던 포유류로 지금은 멸종한 크레오돈트라는 그룹에 속하고, 오오덱테스 헤르페스토이데스 (Oodectes herpestoides) 는 현생 식육류의 초기 조상에 해당하는 화석이다. T. velox 는 독특한 초육식성 섭식 스타일을 가지고 있었던 것으로 보인다. 두개골은 먹이감을 잡을 때 사용되는 앞니, 그리고 먹이감을 강력하게 잘라내고 부술 뒤쪽 이빨, 이렇게 두 지점에서 가장 강했다. O. herpestoides 의 생체역학적 특성은 잡식성이었으나 비슷한 크기의 현생 근연종과 비교했을 때 두개골이 더 약했기 때문에 작은 먹이감을 잡아 먹었을 것으로 보인다.

“멸종한 종들의 섭식 적응 외에도 살아있는 동물들 및 화석 동물들의 조상들을 재구성해 적응이 어떻게 진화해 왔는지를 밝혀내고 싶습니다.” 쳉의 말이다. “이와 비슷한 두개골 모양 및 생체역학 분석을 식육류의 공통조상으로 재구성된 두개골과 그 근연종들에게 적용해서 현재 살아 있는 최상위 포식자들의 섭식이 오랜 세월 동안 어떻게 진화해 왔는지 더 잘 이해하기 위한 연구가 진행 중입니다.”

참고문헌

Zhijie Jack Tseng , John J. Flynn. Are Cranial Biomechanical Simulation Data Linked to Known Diets in Extant Taxa? A Method for Applying Diet-Biomechanics Linkage Models to Infer Feeding Capability of Extinct Species. PLoS One, 2015 DOI: 10.1371/journal.pone.0124020

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카테고리:번역, 고생물학, 사이언스 데일리, 신생대, 포유류

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