주머니처럼 생긴 바다생물이 인류의 가장 오래된 조상이었다

[사이언스 데일리] 연구자들이 가장 오래된 인류의 조상이라고 생각되는 생물의 흔적을 찾아냈다. 아주 작은 해양생물인 이 화석은 약 5억4천만 년 전에 살았다.

중국에서 발견된 화석들 중 아주 작은 바다 생물 하나가 결국에는 인류의 출현으로까지 이어지는 진화의 경로를 밟은 첫 걸음이었던 것으로 보인다.

(2017년 1월 30일 사이언스 데일리 기사 번역)

정보출처: 캠브리지 대학 세인트존스 칼리지

발견된 화석에 기반한 사코리투스 코로나리우스(Saccorhytus coronarius)의 복원도. 실제 생물의 크기는 아마도 길어야 1밀리미터 정도였을 것이다. Credit: S Conway Morris / Jian Han

발견된 화석에 기반한 사코리투스 코로나리우스(Saccorhytus coronarius)의 복원도. 실제 생물의 크기는 아마도 길어야 1밀리미터 정도였을 것이다. Credit: S Conway Morris / Jian Han

연구자들이 가장 오래된 인류의 조상이라고 생각되는 생물의 흔적을 찾아냈다. 아주 작은 해양생물인 이 화석은 약 5억4천만 년 전에 살았다.

타원형의 몸체에 커다란 입을 가진 주머니처럼 생긴 형태때문에 사코리투스라는 이름을 가지게 된 이 화석은 새롭게 알려진 종으로 중국에서 발견된 미화석들 중 하나였다. 사코리투스는 척추동물을 비롯하여 여러 그룹의 동물들을 포함하는 큰 생물학적 분류단위인 이른바 “후구동물” 중 가장 원시적인 생물인 것으로 보인다.

학술지 네이처에 출판된 이 연구의 결론이 옳다면 사코리투스는 대단히 많은 동물들의 공통조상이었으며 수억 년 후에 결국 인류까지 이어지는 진화의 경로를 밟은 첫 걸음이었던 것이다.

하지만 사코리투스와 현생 인류의 닮은 점을 찾기는 힘들 것이다. 사코리투스의 크기는 약 1밀리미터 정도였고, 해저의 모래 알갱이 사이에서 살았던 것으로 보인다. 사코리투스의 특징들은 화석 기록에 놀랄 만큼 잘 보존되어 있다. 흥미롭게도 연구자들은 이 동물이 항문을 가지고 있다는 어떤 증거도 찾지 못했다.

이번 연구는 영국 캠브리지 대학과 중국 시안의 노스웨스트 대학의 학자들이 중국과 독일의 기관에 소속된 동료들과 협력하여 수행하였다.

캠브리지 대학 세인트존스 칼리지의 펠로우이자 진화생물학 교수인 사이먼 콘웨이 모리스의 말이다. “초기 후구동물로 이 화석은 우리 자신을 포함하여 매우 다양한 범위의 동물들이 시작된 원시적인 형태였을 수 있다고 생각합니다. 맨눈으로 보기에 우리가 연구한 화석은 작고 검은 알갱이처럼 보이지만 현미경으로 들여다본 세부구조들은 입이 딱 벌어질 만한 것이었습니다. 모든 후구동물은 공통조상을 가지는데, 여기 보이는 이것이 바로 그 공통조상이라고 생각합니다.”

노스웨스트 대학의 더간 슈가 덧붙였다. “우리 연구팀은 이전에도 가장 오래된 어류와 주목할만한 초기 후구동물의 일종 등을 보고한 적이 있습니다. 사코리투스는 어류로, 그리고 궁극적으로는 우리에게로 이어지는 동물 그룹의 진화에서 가장 첫 단계에 대한 놀랄만한 통찰을 주고 있습니다.”

다른 초기 후구동물 그룹들은 약 5억1천만년에서 5억2천만년 전의 지층에서 발견되는데, 당시 이들은 척추동물 뿐 아니라 멍게, 극피동물 (불가사리나 성게 같은 동물들), 그리고 반삭류 (별벌레아재비 같은 동물을 포함하는 그룹) 등으로 다양하게 진화하기 시작한 후였다. 이렇게 높은 다양성으로 인해 더 이전에 존재했을 이들의 공통조상은 어떤 모습이었을지 알아내는 작업은 매우 어려웠다.

사코리투스 미화석은 중국 중부 샨시성에서 발견되었으며 모든 알려진 후구동물의 화석보다 오래된 것이다. 화석을 둘러싸고 있던 암석으로부터 분리하고 전자현미경과 CT스캔을 이용해 연구함으로써 연구팀은 사코리투스가 어떻게 생겼고 어떻게 살았는지를 그려낼 수 있게 되었다. 이렇게 알아낸 형태와 특징들은 원시적인 후구동물에 대한 현재의 가정과 잘 맞아떨어진다.

노스웨스트 대학의 지안 한 박사의 말이다. “화석을 얻어내기 위해 엄청난 양의 석회암 — 약 3톤 정도 — 을 처리해야 했습니다만 계속해서 새로운 것이 발견되었기 때문에 몇 가지 중요한 질문을 파고 들 수 있었습니다. 이 화석이 아주 초기의 극피동물인지, 아니면 그보다 더 원시적인 것인지 하는 문제였죠. 후자 쪽이 정답인 것 같습니다.”

캄브리아기 초기에 이 지역은 얕은 바다였다. 사코리투스는 매우 작아서 아마도 해저 퇴적물들의 알갱이 사이에 살았던 것으로 보인다.

이번 연구에 따르면 사코리투스의 몸은 좌우대칭이었으며 — 이 특징은 인류를 포함하여 많은 후손들이 그대로 물려받았다 — 얇지만 상대적으로 신축성 있는 피부로 덮여 있었다고 한다. 이는 다시 사코리투스가 모종의 근육 같은 것을 가지고 있었다는 추론을 가능하게 했으며 연구자들은 사코리투스가 수축운동을 할 수 있었으며 꿈틀거리면서 돌아다녔을 것이라고 결론내렸다.

아마도 사코리투스의 특징 중 가장 놀랄만한 것은 음식을 섭취하고 그 결과로 만들어지는 노폐물을 배출하는 무척 원시적인 방법일 것이다. 사코리투스는 몸에 비해 커다란 입을 가지고 가지고 있었으며, 아마도 먹이 입자나 심지어 다른 생물을 삼키는 방식으로 먹었을 것이다.

몸의 표면에 있는 작은 원뿔 모양 구조를 관찰한 것이 매우 중요한 일이었다. 이 구조를 통해 사코리투스가 삼킨 물이 빠져 나갈 수 있었던 것으로 보이는데 어쩌면 진화적으로 오늘날 어류에서 보이는 아가미의 전조였을 수도 있다. 그러나 연구자들은 이 생물이 항문을 가지고 있었다는 어떤 증거도 찾지 못했다. “만일 정말로 항문이 없었다면 노폐물은 입을 통해 밖으로 내보내졌을 텐데 우리 관점에서는 썩 듣기 좋은 이야기는 아니지요.” 콘웨이 모리스의 말이다.

“이번 발견은 또 선사시대의 생명에 대한 화석 증거와 “분자시계”로 알려진 분자생물학적 자료 사이에 오랫동안 존재해 온 불일치를 설명하는 이론을 뒷받침해주는 증거를 제공해 줍니다.”

기술적으로는 종들이 대략 언제쯤 서로 갈라졌는지를 그 종들의 유전 정보의 차이를 살펴봄으로써 알아내는 것이 가능하다. 원리 상으로 두 그룹이 갈라진 후 오랫 동안 독립적으로 진화해 온 만큼 분자생물학적인 차이도 커야만 하며 이 과정이 시계와 비슷하다고 생각할 만한 이유들이 있다.

불행히도, 사코리투스가 진흙 속에서 꿈틀거리고 있던 시기 이전에는 분자시계의 예측과 맞춰볼 만한 화석이 거의 존재하지 않는다. 어떤 연구자들은 이것이 어떤 지점 이전에는 학자들이 찾고 있는 생명체들 다수가 그저 너무 작았기 때문에 화석 기록이라고 할 만한 것을 남기지 못했기 때문이라고 설명하고 있다. 현미경을 통해야 관찰이 가능한 사코리투스의 크기와, 사코리투스가 현재까지 발견된 가장 원시적인 후구동물이리라는 사실을 고려한다면 이런 설명이 그럴듯하게 들린다.

역주: 국내 언론 몇몇 곳에서 어제 (1월 31일) 보도가 된 내용인데 해설이 좀 필요할 것 같아서 일단 보도자료부터 번역했습니다.

참고문헌

Jian Han, Simon Conway Morris, Qiang Ou, Degan Shu, Hai Huang. Meiofaunal deuterostomes from the basal Cambrian of Shaanxi (China). Nature, 2017; DOI: 10.1038/nature21072

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카테고리:번역, 고생대, 고생물학, 기타무척추동물, 사이언스 데일리

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