고식물학자들이 ‘최초의 꽃’ 일 수도 있는 화석을 발견하다

[사이언스 데일리] 유럽의 고식물학자들이 1억2500만년에서 1억3000만년 된, 민물에 서식하던 식물의 화석이 지구 역사 상 최초의 속씨식물 중 하나라는 것을 밝혔다.

(2015년 8월 17일 사이언스 데일리 기사 번역)

새로운 분석에 의하면 최초의 속씨식물이 어떤 것이었는지에 대한 생각에 큰 변화가 있을 것이라고

정보출처: 인디애나 대학

몬트세키아 (Montsechia) 화석의 대형 표본. 보통은 작게 조각난 화석만이 발견된다. Credit: David Dilcher

몬트세키아 (Montsechia) 화석의 대형 표본. 보통은 작게 조각난 화석만이 발견된다. Credit: David Dilcher

인디애나 대학의 고식물학자인 데이비드 딜처 및 유럽의 동료들이 1억2500만년에서 1억3000만년 된, 민물에 서식하던 식물의 화석이 지구 역사 상 최초의 속씨식물 중 하나라는 것을 밝혔다.

이번 발견은 8월 17일 ‘미국 국립과학원 회보 (Proceedings of the National Academy of Sciences) 에 발표되었으며 지구 역사 상 최초의 꽃, 혹은 속씨식물로 간주되는 식물이 어떤 형태였는가 하는 문제의 답에 큰 변화를 가져오는 발견이다.

“이번 발견은 현화식물 (꽃을 피우는 식물) 의 초기 진화 역사 및 이들 식물이 다른 식물이나 동물의 진화에 어떤 역할을 했는지에 대한 중요한 질문을 던지는 것입니다.” 인디애나 대학 블루밍턴 문리과대학 지질과학과의 명예교수인 딜처의 말이다.

수생식물인 몬트세키아 비달리 (Montsechia vidalii) 는 현재 스페인의 산악지대가 된 과거의 민물호수에 풍부하게 서식하던 식물이다. 이 식물의 화석은 100년도 더 전에 스페인 중부 이베리아 산맥과 프랑스와의 국경 가까이, 피레네의 몬트섹 산맥에서 볼 수 있는 석회암 퇴적층에서 처음 발견되었다.

최초의 꽃 중 하나라는 주장이 있는 아르카이프룩투스 시넨시스 (Archaefructus sinensis) 는 중국에서 발견된 것인데 역시 수생식물이다.

“’최초의 꽃’ 은 기술적으로 말하자면 신화입니다. ‘최초의 인간’ 처럼요.” 속씨식물 해부학과 형태학의 전문가로 국제적인 인정을 받는 딜처의 말이다. 딜처는 수십년 간 현화식물이 부상하고 널리 퍼져간 과정을 연구했다. “하지만 이번 새로운 분석으로 몬트세키아가 아르카이프룩투스와 동시대이거나 더 오래된 화석이라는 것을 알게 되었습니다.”

딜처는 또 이번 연구에 사용된 화석들이 이전의 여러 분석에서 “잘 이해되지 않았고, 잘못 해석되기도 했다” 고 주장했다.

“이 화석들에 대한 재해석을 통해 식물학의 주요 수수께끼에 대한 새롭고 매혹적인 관점을 얻게 되었습니다.” 코네티컷 대학의 생태 및 진화생물학 교수로 PNAS 에 이번 발견에 대한 논평을 쓴 도날드 H. 레스의 말이다. “데이비드의 연구는 현화식물이 세를 얻어 전세계적으로 우세하게 된 사건에 뒤따르는 진화적, 생태학적 사건들을 밝혀내려고 하는 끊임없는 노력에 정말로 중요한 기여를 한 것입니다.”

이번 결론은 몬트세키아의 화석 표본 1,000 점 이상에 대한 조심스러운 분석 후에 내려진 것이다. 암석에 염산을 한 방울씩 떨어뜨리는 방식으로 몬트세키아 줄기와 잎의 구조를 얻어냈다. 몬트세키아의 큐티클 층 – 잎을 보호하고 있는 얇은 막으로 잎의 모양을 보여준다 – 역시 질산과 염소산칼륨의 혼합물을 이용해 조심스럽게 표백되었다.

연구팀은 스테레오 현미경, 광학현미경 및 주사전자현미경 등을 통해 표본을 조사하였다.

1억2500만년에서 1억3000만년이라는 화석의 나이는 같은 지역의 다른 화석들과의 비교를 통해서 얻어진 것이다. 특히 민물 조류(algae)인 카로파이트(charophytes)는 몬트세키아가 살았던 시대가 백악기 초기의 바렘절 (Barremian age) 이라는 것을 알려주었다. 따라서 이 현화식물은 브라키오사우루스나 이구아노돈 등과 같은 공룡들과 동시대에 살았던 것이다.

화석화된 식물의 구조를 정확하고 꼼꼼하게 분석하는 것은 식물학의 다른 분야와는 달리 고식물학에서는 여전히 핵심적인 역할을 한다. 수백만년 전에 살았던 고대 식물의 분자적 성질에 대해서는 알아낼 방법이 없기 때문이라고 딜처는 말한다.

몬트세키아 화석을 조심스럽게 조사하는 것은 특별히 중요한데, 대부분의 현대 식물학자라면 이 화석을 현화식물이라고 생각하지도 않았을 것이기 때문이다.

“몬트세키아에는 뚜렷하게 ‘꽃’ 이라고 부를 만한 부분, 즉 꽃잎이나 곤충을 불러들이기 위해 꿀을 만들어내는 구조 같은 것이 없고, 생애 전체를 물 속에서 보냈습니다.” 딜처의 말이다. “열매에는 씨앗이 하나 들어 있는데” – 속씨식물을 정의하는 특성이다 – “위아래가 거꾸로 되어 매달려 있죠.”

딜처에 의하면, 몬트세키아가 이번 연구에서 몬트세키아의 가장 현대적인 자손으로 밝혀진 케라토필룸 (Ceratophyllum) 과 겉보기에는 닮았다고 한다. 붕어마름 혹은 뿔이끼라고도 알려진 케라토필룸은 어두운 녹색의 수생식물로 굵고 술이 많은 잎 때문에 오늘날의 수족관이나 연못에 관상용으로 많이 쓰인다.

다음 연구 주제로 딜처와 동료들은 몬트세키아와 케라토필룸을 연결해주는 종들에 대해 더 많은 것을 이해하고 싶어 하며 또 다른 속씨식물 종들이 언제 고대의 조상들로부터 갈라져 나갔는지도 더 깊이 탐구하고 싶어한다.

“초기의 몇몇 속씨식물이 어떻게 거대하고 아름답고 다양한 현화식물이 되어 오늘날 지구상의 거의 대부분 환경에 살게 되었는지에 대해서는 여전히 알아내야 할 것이 많습니다.” 딜처의 말이다.

참고문헌

David L. Dilcherd et al. Montsechia, an ancient aquatic angiosperm. PNAS, August 2015 DOI: 10.1073/pnas.1509241112

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카테고리:번역, 고생물학, 사이언스 데일리, 식물, 중생대

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