과학자들이 거북 진화의 중요한 실마리를 발견하다

[사이언스 데일리] 과학자들이 생명의 나무에서 거북 쪽으로 갈라져나온 가지에 속하는 최초의 생물이 에우노토사우루스 아프리카누스라는 것을 밝혀냈다.

(2015년 9월 2일 사이언스 데일리 기사 번역)

정보출처: 뉴욕공대

2억6000만년 된 두개골에 대한 디지탈 해부를 통해 거북의 기원에 대한 새로운 정보를 얻다

에우노토사우루스는 이궁류 거북이다. Credit: Gaberiel Bever

에우노토사우루스는 이궁류 거북이다. Credit: Gaberiel Bever

뉴욕공대 (NYIT) 과학자 가브리엘 비버가 이끈 연구팀이 남아프리카의 카루 분지에서 발견된 2억6000만 년 된 화석 종이 오랫동안 수수께끼에 쌓여 있던 거북의 기원을 들여다 볼 수 있게 해주는 표본이라는 것을 밝혀냈다.

비버는 멸종한 파충류인 에우노토사우루스 아프리카누스(Eunotosaurus africanus)가 생명의 나무에서 거북 쪽으로 갈라져 나온 가지에 속하는 최초의 생물이라고 밝혔다.

“에우노토사우루스는 현생 거북과 과거 거북의 조상을 연결해주는 중요한 연결고리입니다.” 뉴욕공대 정골의학대학 해부학 조교수인 비버의 말이다. “이 화석은 과학계가 150 년 이상 찾아 헤매던 것입니다. 그러니까 거북이 등껍질을 가지기 전의 모습이라고 생각하면 됩니다.”

에우노토사우루스는 거북의 상징과도 같은 등껍질은 가지고 있지 않지만 아주 넓은 갈비뼈와 눈에 띄게 둥근 몸통은 이 화석이 오랫동안 풀리지 않았던 수수께끼인 거북의 기원에 대한 중요한 실마리라는 것을 보여준다. 네이처에 출판된 이번 연구에서 비버와 덴버자연과학박물관, 예일대학, 그리고 시카고대학의 동료들은 에우노토사우루스의 두개골에 초점을 맞췄다. 이들의 발견은 머리의 복잡한 구조 속에 에우노토사우루스가 거북 진화의 긴 역사에서 맡았던 중요한 역할에 대한 납득할 만한 증거가 들어있다는 것을 보여주었다.

“우리가 수행한 이전의 연구들에서는 에우노토사우루스가 거북 등껍질 진화의 첫번째 단계를 보여주는 구조를 가지고 있다는 것을 보였습니다.” 덴버 과학 및 자연 박물관에 근무하며 이번 연구의 공저자인 테일러 라이슨의 말이다. “하지만 그 연구에서는 두개골에 대한 자세한 분석은 하고 있지 않았습니다.”

고해상도 CT스캐너를 이용해 비버는 남아프리카박물관에 소장되어 있는 뼈 및 여러 개의 에우노토사우루스 두개골의 내부 구조에 대한 디지털 해부를 수행했다. 그리고 이 과정에서 관찰한 것을 파충류의 생명의 나무를 분석하는 데 이용했다. 이 과정은 4 년 가까이 걸렸지만 비버에 따르면 결과는 그만한 가치가 있었다고 한다.

“영상기술 덕분에 에우노토사우루스의 두개골 안을 들여다보는 최초의 기회를 얻을 수 있었습니다.” 비버의 말이다. “우리가 발견한 것은 에우노토사우루스와 거북이 가까운 관계라는 것을 밝혀주었을 뿐 아니라 거북이 다른 현생 파충류들과 어떤 관계를 가지고 있는지도 밝혀주었습니다.”

이번 연구의 주요 발견 중 하나는 에우노토사우루스 두개골의 눈 뒤쪽에 에 한 쌍의 구멍이 있어 에우노토사우루스가 무언가를 씹을 때 턱근육이 길어지고 유연하게 움직일 수 있었다는 점이다. 이궁류의 특징으로 알려져 있는 이 한 쌍의 구멍은 도마뱀, 뱀, 악어, 그리고 새 등에서 모두 찾아볼 수 있다. 현생 거북의 두개골은 무궁류 — 구멍이 없다는 뜻 — 의 특징을 보여주고 있어 턱근육이 들어 있는 공간은 완전히 뼈로 둘러싸여 있다.

무궁류와 이궁류를 구분하는 차이는 오랫동안 사람들이 가져왔던 생각, 즉 거북이 고대 파충류 계통으로 현생 도마뱀, 악어, 그리고 새와는 가까운 관계가 아니라는 생각에 큰 영향을 끼쳤다. 에우노토사우루스에서 새롭게 얻은 자료로 이 가설은 기각된다.

“거북이 다른 현생 파충류들과 가까운 관계라면 화석 기록에서 볼 수 있는 초기 거북 친척들은 이궁류의 두개골을 가지고 있으리라는 기대를 할 수 있습니다.” 비버의 말이다. “오랫동안 이런 기대가 충족되지 못했지만 기술의 도움, 그리고 끈질긴 노력 덕분에 이제는 에우노토사우루스가 이전의 연구들에서 발견될 것이라고 예측해왔던 이궁류 거북이라는 만족스럽고도 충분한 증거를 가진 결론을 내릴 수 있게 되었습니다.”

거북과 그 이궁류 조상을 연결시켜주는 에우노토사우루스의 두개골은 또한 이후에 진화에 의해서 잘 알아볼 수 없게된 조상의 특징을 드러내 보여주고 있다.

“에우노토사우루스의 두개골은 어린 개체에서는 이궁류의 특징이 뚜렷하게 드러나지만 성체가 되면 볼 수 없게 되는 방식으로 성장을 합니다. 만일 후대에 이런 성장 궤적이 더 빨라졌다면 원래 이궁류 특징을 가지고 있던 거북 조상의 두개골은 결국 오늘날 거북에서 볼 수 있는 무궁류 두개골로 대체가 되었을 겁니다.”

새로운 연구가 파충류의 생명의 나무를 이해하는 데 크게 한 걸음 더 내디딘 것이긴 하지만 비버는 이것이 거북의 기원에 대한 마지막 과학적 연구는 아니라고 강조한다.

“과학적 발견이 아름다운 것은 발견으로 인해 답을 찾는 것보다 더 많은 질문이 던져지기 때문입니다.” 비버의 말이다. “게다가 거북의 기원에 대해서는 여전히 모르는 것이 많습니다. 다른 이궁류 그룹들 중에서 거북과 가장 가까운 그룹은 무엇인가? 거북의 등껍질과 무궁류 두개골을 진화시킨 생태학적 조건들은 어떤 것들인가? 그리고 거북 진화의 기나긴 역사 중 어느 정도까지를 현생 거북들의 유전자와 발달과정을 연구하여 알아낼 수 있는가? 하는 질문들이 있습니다.”

연구에 참여한 다른 저자들로는 예일대학 지질 및 지구과학과의 박사후보생인 대니얼 J. 필드, 시카고대학 유기체생물학 및 해부학과의 박사후연구원이었으며 현재는 예일대학 지질 및 지구과학과 조교수인 바트-안잔 S. 불라 등이 있다.

참고문헌

G. S. Bever, Tyler R. Lyson, Daniel J. Field, Bhart-Anjan S. Bhullar. Evolutionary origin of the turtle skull. Nature, 2015; DOI: 10.1038/nature14900

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카테고리:번역, 고생대, 고생물학, 기타척추동물, 사이언스 데일리, 생물분류, 시대구분

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