[사이언스 데일리] 진화적 적응보다는 지구 상에 멸종률이 높았던 시기가 양막동물 (파충류, 조류, 포유류를 포함하는 오늘날 대부분의 육상 척추동물) 의 다양화를 이끈 주 원인이었던 것 같다고 한다.
(2015년 11월 23일 사이언스 데일리 기사 번역)
정보출처: 링컨 대학
새로운 연구결과가 일반적으로 받아들여지는 관점인 한 그룹 내에서 “주요 혁신” 의 진화와 해당 그룹 종 수의 빠른 증가가 서로 연관되어 있다는 견해에 도전하고 있다. 새 연구를 수행한 연구자들에 의하면 그런 연관성에 대한 증거는 정황적인 것에 불과하다고 한다. (스톡 이미지) Credit: © Bastos / Fotolia
진화적 적응보다는 지구 상에 멸종률이 높았던 시기가 양막동물 (파충류, 조류, 포유류를 포함하는 오늘날 대부분의 육상 척추동물) 의 다양화를 이끈 주 원인이었던 것 같다고 ‘사이언티픽 리포트 (Scientific Reports)’ 에 실린 새로운 연구에서 밝혔다.
새 연구에서는 양막동물 일부 그룹에서 대량멸종이 일어난 시기와 그 가까운 연관관계에 있는 그룹의 빠른 다양성 증가가 있었던 시기가 일치한다는 것을 밝혔다.
독일 베를린 자연사박물관과 영국 링컨 대학의 과학자들이 수행한 이번 연구에서는 일반적으로 받아들여지는 관점, 즉 한 그룹 내에서 “주요 혁신” 의 진화와 해당 그룹 종 수의 빠른 증가가 서로 연관되어 있다는 견해에 도전하고 있다. 새 연구를 수행한 연구자들에 의하면 그런 연관성에 대한 증거는 정황적인 것에 불과하다고 한다.
새 연구에서는 3억1천5백만 년에서 2억 년 전의 시기, 초기 양막동물들 사이에서의 적응방산 문제를 조사했다. 이 기간 동안 전지구적인 규모로 매우 큰 기후변화가 있어서 남극의 얼음이 극적으로 줄어들고 적도 지역의 우림이 사라졌으며 기온이 상당히 높아진 데다가 오랜 가뭄이 있었다. 연구 대상이 된 이 시기에는 또 지구 역사상 가장 큰, 2억5천2백만 년 전의 대량멸종 사건이 있기도 했다.
적응방산이라는 개념은 현대 진화생물학의 핵심 개념 중 하나다. 적응방산이라 함은 한 그룹 내의 종 수가 급격히 증가하는 것으로 종종 해당 그룹이 경쟁하는 그룹보다 우위에 설 수 있게 해주거나 새로운 자원을 활용할 수 있게 해주는 주요 진화적 혁신의 결과로 일어난다. 종종 진화적으로 새로운 특징의 출현이 종다양성의 급격한 증가와 시기적으로 일치하게 되면 이 새로운 특징이 다양성 증가의 원인이라고 가정하게 된다.
과학자들은 통계적 방법을 이용하여 이 시기에 양막동물 중 어떤 그룹이 가까운 관계인 그룹보다 종다양성이 유의미하게 풍부해졌는가를 살펴보고, 이러한 다양성 불균형의 요인이 무언인지를 알아내려고 시도했다. 연구결과에 따르면 보통 서로 가까운 관계인 두 그룹 사이에 큰 다양성 차이가 생기는 것은 다양성이 높은 그룹에서 더 많은 종들이 진화했기 때문이 아니라 다양성이 낮은 그룹에서 더 많은 종들이 멸종했기 때문이라고 한다.
이번 연구의 주요 발견은 다양성이 높은 그룹에서 중요한 혁신이 일어났다고 하더라도 큰 멸종사건이 일어나기 전까지는 종들이 크게 번성하게 되지 않는다는 점이다.
이번 논문의 주 저자인 베를린 자연사박물관의 박사후 연구원 닐 브로클허스트 박사의 말이다. “‘주요 혁신’ 이 종다양성을 크게 증가시키는 것으로 보이지는 않습니다. 그 대신 멸종이 일어나 힘든 시기가 되었을 때 충격을 완화시켜주는 역할을 하는 것으로 보입니다.”
연구의 일부로 과학자들은 포유류와 가까운 관계의 멸종한 초식동물인 디키노돈트 수궁류의 진화를 조사했다. 2억7천만 년 전, 디키노돈트류는 이빨이 없는 부리와 앞뒤로 움직이는 아래턱을 진화시켰다. 이 두 가지는 모두 분명히 식물을 먹는 데 도움이 되는 기능적 적응이었다. 하지만 디키노돈트가 근연종들과의 경쟁에서 앞서나가 엄청나게 다양해진 것은 1천만 년 후, 소규모의 멸종 사건이 있고 난 후였다.
베를린 자연사박물관에 전시된 유명한 브라키오사우루스처럼 역사상 가장 컸던 육상 척추동물을 포함하는 그룹인 용각형류 공룡에서도 비슷한 패턴을 볼 수 있다. 용각형류 그룹에 속하는 거대한 몸집의 공룡들은 결과적으로 가까운 관계인 그룹과 비교해 다양성이 매우 높아졌는데, 그렇게 된 것은 트라이아스기가 끝날 무렵, 용각형류 공룡이 처음 나타나고 거의 3천만 년이 지난 후에 있었던 대량멸종 사건이 일어나고 나서였다.
공저자인 영국 링컨 대학 생명과학부의 선임 렉쳐러 마르셀로 루타의 설명이다. “대규모 트리 다이어그램을 이용해 여러 유기체 그룹의 진화적 관계를 표현하면 찰스 다윈은 물론 다윈 이후 여러 세대의 생물학자들이 물었던 진화와 관련된 주요 질문에 대한 답을 할 수 있게 됩니다. 생명이 어떻게 이렇게 다양해 졌을까? 주요 다양화 사건을 일으킨 것은 무엇일까? 동물과 식물은 어떻게 전지구적 재난에 대응할까? 하는 질문들이지요.”
공저자인 베를린 훔볼트 대학과 자연사박물관의 고생물학 및 진화학 교수인 외르크 프뢰비쉬가 덧붙였다. “놀랍게도 이들 초기 육상 척추동물들이 새로운 구조나 기능을 진화시켰을 때는 종 수가 극적으로 증가하지는 않았습니다. 그 대신 이들 그룹의 역사에서 한참 후에야 보통은 멸종 사건이나 기후가 혹독하던 시기에 적응방산이 일어났죠.”
공저자인 베를린 훔볼트 대학 및 자연사박물관 고생물학 교수 요하네스 뮐러의 말이다. “이런 패턴은 전혀 기대하지 않았던 것입니다. 우리 연구결과는 진화생물학의 여러 전통적인 예측들과는 배치되는 것으로 주요 혁신의 중요성에 대한 과학적 관점을 조심스럽게 재점검해야 한다는 것을 보여주고 있습니다.”
참고문헌
Neil Brocklehurst, Marcello Ruta, Johannes Müller, Jörg Fröbisch. Elevated Extinction Rates as a Trigger for Diversification Rate Shifts: Early Amniotes as a Case Study. Scientific Reports, 2015; 5: 17104 DOI: 10.1038/srep17104
아주 옛날에는 사람이 안 살았다는데 
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