작은 해면동물 화석이 진화 모델을 뒤엎다

[Phys.org] 많은 과학자들이 생각했던 것보다 6천만년 이른 시기에 살았던 모래알갱이 정도 크기의 해면동물 화석이 발견되었다. 고생물학자들이 약 2천만년에 걸친 캄브리아기 대폭발 이전에 존재했던 분명한 해면동물 화석을 발견한 것은 이번이 처음이다. 캄브리아기 대폭발은 5억4200만년 전에 시작되었으며 이 때 주요 동물 그룹들이 대부분 나타났다.

(2015년 7월 8일 Phys.org 기사 번역)

정보출처: 남캘리포니아 대학

너비 1.2 mm 의 작은 해면동물 화석의 고해상도 주사전자현미경 이미지. Credit: Zongjun Yin/Nanjing Institute of Geology and Palaeontology

너비 1.2 mm 의 작은 해면동물 화석의 고해상도 주사전자현미경 이미지. Credit: Zongjun Yin/Nanjing Institute of Geology and Palaeontology

(역주: Phys.org 에는 2015년 7월 8일에 올라왔지만 논문은 2015년 3월에 출판된 것입니다. Phys.org 에서 뭔가 착오가 있었던 모양이지만… 그래도 번역은 해보았습니다.)

많은 과학자들이 생각했던 것보다 6천만년 이른 시기에 살았던 모래알갱이 정도 크기의 해면동물 화석이 발견되었다.

고생물학자들이 약 2천만년에 걸친 캄브리아기 대폭발 이전에 존재했던 분명한 해면동물 화석을 발견한 것은 이번이 처음이다. 캄브리아기 대폭발은 5억4200만년 전에 시작되었으며 이 때 주요 동물 그룹들이 대부분 나타났다.

남캘리포니아 대학 지구과학, 생명과학, 그리고 환경학과의 교수이자 ‘미국 국립과학원 회보 (Proceedings of the National Academy of Sciences)’ 에 발표된 이번 해면동물 연구의 공저자인 데이비드 보트저 (David Bottjer) 에 따르면 새로운 연구기법이 캄브리아기 대폭발보다 훨씬 이전에 존재했던 다른 화석들을 발견하게 해 줄 수 있다고 한다.

“하이테크 기구들을 필요로 하지 않는 대형 화석들을 찾기는 쉽습니다.” 보트저의 말이다. “우리가 분석하는 아주 작은 화석들은 정교한 현미경이 필요합니다. 이런 종류의 화석 증거들은 이제 막 들여다보기 시작한 거나 마찬가지입니다.”

보존된 화석

분자시계와 같은 일부 증거들이 해면동물은 더 일찍 진화했어야 함을 시사하고 있었지만, 이번에 발견된 화석은 캄브리아기 대폭발이 많은 수의 새로운 특징이 나타난 시기라기보다 캄브리아기에 동물들이 커지고 골격을 가지기 시작했기 때문에 많은 수의 화석들이 보존될 수 있었던 시기일 수 있다는 점을 보여준다.

“이 표본은 해면동물의 기본적인 특징 여러 가지를 이미 가지고 있는 동물입니다.” 보트저의 말이다. “이 동물이 살던 시기에 해면동물의 발생과 관련된 유전자들이 대부분 이미 진화했다는 것을 의미합니다.”

초기 동물 진화의 어떤 측면들의 상당수는 캄브리아기 대폭발 때 일어났다고 알려져 있지만 실제로는 그보다 더 점진적으로 일어났을 가능성이 있다는 의미다.

보트저와 그의 국제 연구팀은 밀리미터 너비의 6억년 된 화석에서 많은 사람들이 5억4천만년 전에나 나타났다고 생각해왔던 특징들을 발견했다.

“해면동물의 기본적인 특징들은 캄브리아기에 갑자기 나타난 것이 아닙니다. 많은 사람들이 그렇게 생각했지만 사실 그보다 수천만년 전에 이미 진화해 있었지요.” 보트저의 말이다.“ 이런 종류의 발견을 하기 위해서는 상당한 하이테크 기법을 사용하고 세계에서 가장 뛰어난 사람들과 함께 일을 해야 합니다.”

아주 오래된 암석들

1999년부터 보트저는 난징 지질학 및 고생물학 연구소 (중국과학원) 과 캘리포니아 공대는 물론 프랑스 그레노블에 위치한 유럽 싱크로트론 방사 장치 (ESRF: European Synchrotron Radiation Facility) 의 연구자들로 이루어진 팀과 일해왔다.

중국의 연구팀은 6억년 된 암석 여럿을 녹였다. 이 암석은 중국 남서부의 귀저우 성 더우샨투오 층에서 농업용 비료로 쓰기 위해 캐내는 것들이다. 연구팀은 약한 산을 이용해 이 암석을 녹여 인산칼슘 (calcium phosphate) 로 된 아주 작은 화석들을 찾아내고 주사전자현미경으로 이 화석들을 살펴보아 그 중 어떤 것이 싱크로트론으로 분석해볼만큼 잘 보존되었는지를 골라낸다.

“더우샨투오 층 암석의 보존상태는 아주 세밀해서 주사전자현미경을 이용하면 세포 하나하나까지 볼 수 있습니다.” 보트저의 말이다. “추가로 연구해 볼만한 가치가 있는 표본을 찾으면 싱크로트론 현미경을 이용해 이 화석의 아주 자세한 영상을 2차원 및 3차원으로 얻어냅니다. 이 영상으로부터 그 화석이 어떤 종류의 동물인지 볼 수 있게 되는 거죠.”

향후의 연구가 나아갈 방향은 상대적으로 새로운 분야인 고유전체학 (paleogenomics) 으로 고유전체학은 유전자의 진화 역사를 분석하여 개별 유전자가 언제 처음으로 출현했는지를 알아내는 것이다. 보트저의 말로는 6억년 전의 해면동물 몸 안에서 작동하고 있던 유전자들 중 많은 수가 사람을 포함하여 다른 동물들이 가지고 있는 유전자와 동일한 것이라고 한다.

“이 유기체들은 오늘날의 생물이 가지고 있는 여러 화려한 기능들을 모두 가지고 있지는 않습니다.” 보트저의 말이다. “하지만 여기 보이는 이 화석은 충분한 복잡성을 가지고 있기 때문에 지금까지 우리가 동물들 특성의 초기 진화에 대한 연대를 잘못 측정하고 있었다고 분명히 말할 수 있습니다.”

참고문헌

Yin, Z., Zhu, M., Davidson, E. H., Bottjer, D. J., Zhao, F., & Tafforeau, P. (2015). Sponge grade body fossil with cellular resolution dating 60 Myr before the Cambrian. Proceedings of the National Academy of Sciences, 201414577. http://doi.org/10.1073/pnas.1414577112

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카테고리:번역, 고생물학, 기타무척추동물, 선캄브리아시대, Phys.org

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