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2014년 2월 9일 일요일

가장 오래된 육상 최상위 포식자의 이빨



 치열한 경쟁을 뚫고 살아남은 이들에게는 적어도 한가지 이상 강력한 무기가 있습니다. 이것은 생명의 역사에서도 마찬가지인데 날카로운 이빨이든 단단한 갑옷이든 간에 뭔가 생존에 필요한 무기가 없다면 곧 도태되고 말 것이기 때문입니다. 지금으로부터 2억 9800 만년전에서 2억 2720 만년전 육상 최강의 포식자였던 디메트로돈 (Dimetrodon) 속 역시 마찬가지였습니다.


 두 종류의 이빨이란 명칭의 디메트로돈은 페름기 초반에 지금의 북미 대륙에서 번성했던 초기 단궁류 (synapsid) 로 진화적으로 보면 포유류의 조상 그룹과 관련이 있습니다. 이들은 과거 포유류형 파충류라든지 반룡류 (Pelycosaur) 라고 불렀던 그룹으로 단궁류에서도 스페나코돈트과 (Sphenacodontidae) 에 속합니다. 


 이보다 이후에 나타난 단궁류의 그룹이 수형류 (Therapsida) 로 직접적인 포유류의 조상그룹이라고 생각되는데 디메트로돈 속 자체는 완전히 멸종되었지만 초기 단궁류의 후손들은 수형류 그룹에서 살아남아 중생대에 우리가 아는 형태의 포유류로 진화하게 됩니다. 


 이와같은 진화적 배경에도 불구하고 디메트로돈은 도마뱀 같은 외형과 거대한 돛의 존재로 인해 대중 문화에서는 공룡의 일종으로 여겨지기도 합니다. 당시 육상 포식자 중에는 가장 거대한 4.6 미터 크기까지 자랄 수 있었고 체중도 최대 250 kg 까지 커질 수 있는 (D. angelensis 의 경우) 육식 동물이였기 때문이죠. 그러나 정확히 말하면 포유류 쪽에 더 가까운 존재라고 할 수 있습니다.



(디메트로돈의 복원도. 이 고생대 포식자는 특히 등위에 있는 거대한 돛의 존재로 인해서 더 유명함.  This is an artist impression of a Dimetrodon. Credit: Danielle Dufault )



(디메트로돈의 골격. 크고 강력한 이빨은 디메트로돈의 중요한 무기였을 것임  A dimetrodon skeleton. National Museum of Natural History, Washington, D.C. Jeff Kubina from Columbia, Maryland  )


 앞서 이야기한 것 처럼 디메트로돈은 두 종류의 이빨을 가지고 있습니다. 앞쪽에는 크고 날카로운 이빨이 있으며 뒤에는 이보다 좀 작은 이빨이 존재합니다. 이 이빨이야 말로 의심할 필요 없이 디메트로돈이 고생대 말의 최상위 포식자가 된 가장 큰 무기였을 것입니다. 


 최근 토론토 대학의 대학원생 커스틴 브링크 (Kirstin Brink) 와 생물학과 교수인 로버트 레이스 (Professor Robert Reisz from U of T Mississauga's Department of Biology) 는 디메트로돈의 이빨이 크기만 한 것이 아니라 또 다른 무기를 숨기고 있다는 사실을 밝혀냈습니다. 이들에 의하면 디메트로돈의 이빨 표면에는 톱니 모양의 날이 있어서 먹이의 살을 좀더 효과적으로 잘라냈을 것이라고 합니다. 



(디메트로돈의 이빨에는 톱니 모양의 홈이 있어서 현대의 스테이크 나이프 처럼 고기를 더 잘 썰었을 것으로 보입니다  This is a Dimetrodon skull with histological thin section tooth detail by Danielle Dufault. Credit: Danielle Dufault )


 연구자들은 주사 전자 현미경 SEM (scanning electron microscope) 을 기술을 이용해서 지금까지 얻어진 것 가운데 가장 세밀한 이빨의 조직학적 사진을 얻는데 성공했다고 합니다. 그 결과 디메트로돈의 치아는 생각했던 것 보다 포유류와 비슷했습니다. 


 이 연구에 의하면 디메트로돈은 교두가 있는 이빨 (cusps - teeth) 과 denticles 을 처음으로 진화시킨 육상 척추동물으로 수각류 (Terapod) 공룡보다 4000 만년 앞서 톱니 모양 이빨 (serrated teeth) 을 가지고 있었습니다. 또 디메트로돈 속에 해당하는 종들의 이빨을 비교해본 결과 2500 만년 정도의 시기를 통해 두개골의 큰 변화없이도 이빨은 다양하게 진화했다고 결론을 내렸습니다.


 디메트로돈은 보통은 등에 달린 돛과 큰 크기 때문에 자연사 박물관이나 공룡 테마 파크 (공룡은 아니지만) 에서 환영받는 존재입니다. 하지만 이 동물의 진가는 사실 이빨쪽인지도 모르겠다는 생각이드네요. 다른 쪽으로 생각하면 먹고 사는 문제는 거의 3 억년전의 최상위 포식자에게도 고달픈 문제인 만큼 생각보다 진보된 이빨을 진화시킨 건 어쩌면 당연한 일일지도 모릅니다. 


 이 연구는 Nature Communications 에 실렸습니다. 


 참고 


Journal Reference:
  1. Kirstin S. Brink, Robert R. Reisz. Hidden dental diversity in the oldest terrestrial apex predator Dimetrodon. Nature Communications, 2014; 5 DOI:10.1038/ncomms4269
   




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