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2014년 4월 17일 목요일

3 억년전 육상 초식동물의 조상이 발견되다



 육식을 할 것인가 초식을 할 것인가는 인간 같은 잡식성 동물에게는 그날 그날 선택의 문제인 경우가 대부분이지만 동물의 세계에서는 앞으로의 생존과 진화 방향을 결정할 중요한 선택일 것입니다. 예를 들어 셀룰로오스가 풍부한 식물성 먹이를 분해하기 위해서는 세균이 내놓는 셀룰라아제 같은 효소가 반드시 필요합니다. 반추동물들은 이 소화시키기 어려운 섬유질 먹이를 소화시키기 위해 복잡하고 긴 위장관 시스템과 수많은 공생 미생물들을 가지고 있습니다.


 사실 풀과 나무를 소화시키는 초식은 번거롭고 비용이 많이드는 일입니다. 씨앗이나 견과류를 먹는 형태의 초식이나 혹은 육식과는 비교가 안되게 힘든 일이죠. 그럼에도 불구하고 포유류는 물론 수많은 척추동물과 무척추동물이 풀이나 나뭇잎 같은 섬유질이 많은 먹이를 소화시킬 수 있도록 진화한 것은 그럴만한 이유가 있습니다. 왜냐하면 이런 먹이는 육지에서 지천으로 널려있기 때문이죠. 열매가 흔한지 나뭇잎이 흔한지를 생각해 보면 쉽게 이해가 가는 일입니다. 


 최초의 육지 초식동물이 어떻게 진화했는지에 대해서 아직까지는 확실하지 않은 부분이 있지만 육지에 올라온 초기 육식동물 중 일부가 초식성 먹이도 소화시킬 수 있는 능력을 획득한 것이 그 기원이 되는 것으로 추정되고 있습니다. 아마도 초기에는 잡식성으로 쉽게 소화시킬 수 있는 탄수화물과 단백질이 풍부한 씨앗이나 열매에서 시작해서 나중에는 대량으로 존재하지만 소화시키기는 매우 어려운 섬유질이 많은 음식까지 바늘 도둑이 소도둑 되듯이 차츰 진화했을 것으로 보입니다. 


 최근 토론토 대학 (University of Toronto) 의 과학자들은 3 억년전에 살았던 20 cm 정도 되는 단궁류 (Synapsid) 인 Eocasea martini 를 발견했습니다. 이 작은 척추동물은 진화적 카테고리로 봤을 때 포유류의 조상 그룹과 연관성이 있을 텐데 토론토 대학의 고생물학자인 로버트 레이즈 교수 (Robert Reisz, a professor in the Department of Biology) 와 그의 동료들은 미국 캔자스 주에서 이 동물의 두개골의 일부와 척추의 대부분, 그리고 골반 및 뒷다리를 발굴하는데 성공했습니다. 


 이들의 분석에 의하면 E. martini 는 현재 까지 발견된 육지 척추 동물 가운데서 가장 오래된 초식의 증거를 가지고 있다고 합니다. 이들이 진화하던 3 억년 전의 세상은 석탄기로 알려진 시기로 오늘날에는 석탄이 된 고대 식물들이 울창하게 번성하던 시기였습니다. 따라서 이런 시점에서 보다 풍부한 식물성 먹이를 선택한 진화압이 작용한 것은 당연하다고 하겠습니다. 연구팀은 단궁류나 혹은 E. martini 가 속한 Caseid 라는 그룹에서 뿐만이 아니라 여러 동물 그룹에서 초식성을 동시 다발적으로 진화시킨 것으로 보고 있습니다.



(3 억년전의 초기 초식 동물인 E. martini  와 3000 만년 후 진화한 가장 큰 초식 동물의 발자국  The smallest and largest caseid: this is a reconstruction of 300-million-year-old tiny carnivorous Eocasea in the footprint of 270-million-year-old largest known herbivore of its time, Cotylorhynchus.
Credit: Artwork by Danielle Dufault )  


 이와 같은 육상 초식동물의 진화는 채식을 선택했다는 것 이상의 의미가 있습니다. 일단 육지 동물이 지상에 대량으로 존재하는 먹이에 접근이 가능해지면서 거대해 질수 있었고 이를 잡아먹고 사는 대형 육식동물의 진화도 덩달아서 가능해졌습니다. 식물들 역시 새로 등장한 포식자에 대응하기 위해서 다양한 전략을 진화시켰고 결국 동시다발적인 공진화가 일어나면서 우리가 알고 있는 형태의 지상 생태계의 모습이 등장하기 시작했습니다. 


 이런 점을 감안해 보면 초식 동물의 진화는 생명에 역사에 있어 매우 중대한 사건이었음에 틀림없습니다. 우리가 사는 생태계를 만드는 중요한 요소중에 하나일테니 말이죠. 물론 현대의 인류 역시 잡식성 동물이기에 고기와 우유를 수많은 초식 동물에게 빚지고 있습니다. 


 참고 


Journal Reference:
  1. Robert R. Reisz, Jorg Frobisch. The Oldest Caseid Synapsid from the Late Pennsylvanian of Kansas, and the Evolution of Herbivory in Terrestrial Vertebrates. PLoS ONE, 2014; 9 (4): e94518 DOI: 10.1371/journal.pone.0094518





     

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