기본 콘텐츠로 건너뛰기

공룡은 중온동물 ?



 과거 공룡은 파충류의 일부로 여겨졌기 때문에 이들이 차가운 피를 지닌 변온 동물 (ectotherms) 일 것이라는 가설에 추호의 의심조차 품지 않았던 시절이 있었습니다. 그러나 20 세기 후반부터 일부 수각룡 공룡과 조류의 유사성이 발견되고 최소한 일부 공룡들은 항온동물 (endotherms) 의 특징을 가지고 있다는 증거가 발견되면서 공룡에 대한 인식은 극적으로 변경되었습니다. 그렇다면 실제로 모든 공룡들이 쥐라기 공원에서 나온 것처럼 이제는 따뜻한 피가 흐르는 항온 동물일까요 ? 뉴멕시코 대학 (University of New Mexico) 의 연구자들은 그렇지 않을 수도 있다는 주장을 내놓았습니다. 


 뉴멕시코 대학의 존 그래디 (John Grady, a graduate student at UNM) 와 그의 동료들은 대다수의 공룡들이 아마도 중온 동물 (mesothermic) 이었을 것이라는 주장을 내놓았습니다. 사실 현재 지구상에 있는 대부분의 동물은 항온동물이거나 변온동물이지만 알을 낳는 오스트레일리아 가시 두더지 (echidna : 원시적인 단공류 포유류로 알을 낳는 종류) 나 백상아리 (great white sharks) 는 그 중간쯤에 있는 중온 동물로 분류되기도 합니다. 이들은 포유류나 조류처럼 체온이 아주 일정하게 유지되지는 않아도 어느 정도는 체온이 일정하게 유지되는 동물이라고 할 수 있습니다. 그런데 어떻게 연구자들은 공룡이 여기에 속한다고 알 수 있었던 것일까요.


 사실 공룡이 변온 동물인지 항온 동물인지 아니면 아예 그 중간쯤에 속하는 동물인지에 대해서는 많은 연구가 있었으며 현재까지도 완전히 결론이 나지 않은 문제라고 할 수 있습니다. 그래디와 그의 동료들은 이 질문에 대한 답을 찾기 위해서 공룡의 자라는 속도를 연구했습니다. 동물이 자라는 속도는 에너지 사용량과 깊은 관계가 있습니다. 상식적으로 생각해도 많은 먹이를 섭취하고 대사량이 많은 동물은 빨리 자라게 될 것이고 반대로 먹이를 적게 섭취하고 대사량이 적은 동물은 느리게 자랄 것입니다. 물론 인간 같은 예외는 존재하지만 대개는 그렇다고 할 수 있습니다. 


 연구팀은 공룡을 비롯해서 고생물학자들이 구축해놓은 공룡의 성장에 대한 방대한 데이터를 수집해 이를 현대의 동물들과 비교했습니다. 연구팀의 일원인 에바 데트웨일러-로빈슨 (Eva Dettweiler-Robinson) 에 의하면 이 작업은 무려 3 만줄이 넘는 데이터 (Collecting more than 30,000 rows of data) 를 분석하는 엄청난 작업이었다고 합니다. 이들은 공룡 21 종과 현생 동물 360 종의 성장률을 분석했는데 공룡처럼 멸종된 동물의 경우 뼈 화석에 나이테 처럼 존재하는 성장선을 참고 했습니다. 



(현생, 그리고 멸종한 동물들의 성장 속도 및 항온성  Growth rates across an evolutionary tree. Dinosaurs growth rates fall in between warm blooded mammals and birds ('endotherms') in red, and cold-blooded fish and reptiles ('ectotherms') in blue. They are closest to living mesotherms. Credit: John Grady. )   


(Energy use in dinosaurs and other vertebrates. Credit: John Grady)


 그 결과 대다수의 공룡들은 실제로는 중온 동물에 가까운 것으로 나타났다고 합니다. (위의 그래프 참조) 연구 결과에 의하면 깃털 공룡들과 초기의 원시적인 조류들은 후손인 현생 조류에 비해서 자라는 속도가 더 느렸다고 합니다. 그리고 대다수의 공룡들은 사실 악어보다는 훨씬 빨리 자랐지만 현재의 조류와 포유류보다는 느리게 자란 것 같다고 결론을 내렸습니다. 


 연구팀은 이와 같은 중온성이 어쩌면 공룡의 성공의 비결이었을 수도 있다고 보고 있습니다. 연구팀의 지도 교수인 펠리사 스미스 (Professor and PiBBs Director Felisa Smith from the University of New Mexico) 는 만약 사자가 T-rex 만큼 거대했다면 에너지 대사량을 충족시킬 수 있는 먹이를 구하기 매우 어려웠을 것이라고 지적했습니다. 따라서 엄청난 덩치를 가지는 반면 완전한 항온성을 진화시키지 않은 것은 적절한 전략이었습니다. 덩치 덕분에 어느 정도 온도를 유지하기 쉬웠을 것이기 때문이죠. 


 반면 공룡이 진짜 중온 동물이라면 파충류보다는 훨씬 대사량이 높기 때문에 이들과의 경쟁에서 생태학적 우위를 차지하는 데 유리했을 것으로 연구팀은 보고 있습니다. 즉 적절한 중용을 선택한 것이 공룡이 중생대에 번성할 수 있는 비결이었다는 것입니다. 물론 이 이론은 일부 소형 수각류 공룡이 어쩌면 완전한 항온성을 획득한 동물이었다는 주장과도 배치되지 않습니다. 


 사실 이전에도 공룡이 불완전 항온 동물이라거나 큰 몸집을 이용한 관성 항온 동물 (즉 큰 몸집 덕에 온도가 일정하게 유지되는) 라는 주장들이 있어왔습니다. 그러면 거대한 몸집을 유지하기 위해서 끊임없이 먹어야 하는 문제와 거대한 몸의 체온을 적당하게 유지하는 문제를 동시에 해결할 수 있기 때문이죠. (예를 들어 수십 톤짜리 공룡이 도마뱀처럼 햇빛을 받아서 몸의 체온을 올린다는 것은 다소 현실성이 떨어지는 이야기, 반대로 체온을 떨어뜨리는 것도 매우 어려운 문제)


 다만 공룡이 따뜻한 동물인지 아닌지는 진짜 쥐라기 공원이라도 짓지 않는 이상 직접 확인을 해볼 길이 없기 때문에 모든 주장들은 어느 정도 가정이 들어가 있습니다. 이 연구 역시 현생 동물의 성장률은 직접 측정했지만 공룡은 화석에 의한 간접 증거로 대체했죠. 따라서 이 연구가 오랜 논쟁 거리 (공룡은 온혈 vs 냉혈 동물, 아니면 그 중간) 를 완전히 종식시킬 것 같지는 않지만 그럼에도 불구하고 공룡에 대한 또 다른 흥미로운 이야기가 될 것 같습니다. 


 이 연구는 사이언스에 실렸습니다. 



 참고 


  

댓글

이 블로그의 인기 게시물

중등도 코로나 19 환자에서 제한적인 효과만을 확인한 렘데시비르

   현재 렘데시비르는 인공 호흡기 치료가 필요한 환자 등 중증 코로나 19 환자의 치료제로 사용되고 있습니다. 다만 공급이 부족해서 갑자가 중증 코로나 19 환자가 늘어날 경우 수급 문제가 불거질 수밖에 없습니다. 따라서 이를 중등도 코로나 19 환자 (경증이나 무증상은 당연히 치료가 필요없거나 대증 요법 정도) 사용한다는 것은 지금 당장에 급한 연구는 아니지만, 나중에 수급량이 많아지고 가격이 낮아질 때를 생각하면 의미 있는 연구 결과입니다.   렘데시비르 제조사인 길리어드 사이언스의 다아애나 브레이너드 박사 ( Dr. Diana Brainard of Gilead Sciences )는 병원에 입원이 필요했던 중등도 코로나 19 환자 584명을 렘데시비르 5일, 10일 투여 실험군과 위약을 투여한 대조군으로 나눠 임상 경과, 사망 등 중요한 합병증 발생 등에서 차이를 보이는지 조사했습니다. 연구 대상자의 40% 이상은 당뇨 같은 만성 질환이 있었으며 평균 연령은 57세였습니다.   연구 결과 대조군의 2%, 5일 투여군의 2%, 10일 투여군의 1%가 사망했으나 사망자 수가 4명, 3명, 2명 정도로 통계적 차이를 판단하기에는 사망자 수가 적어 결론을 내리기 어려웠습니다. 연구팀은 5일 투여군에서 임상 경과가 다소 호전되는 것을 판단했으나 10일 투여군에서는 통계적 차이를 검증할 수 없었습니다. 결론적으로 말해 중등도 코로나 19 환자에서 렘데시비르 투여는 확실한 임상적 이득이 없었습니다.     5일 투여량만 해도 가격이 3120달러라는 점을 감안할 때 중등도 환자에서 렘데시비르 투여는 설령 공급이 원활하다고 해도 적절한 치료법이 아닌 것으로 판단됩니다. 더구나 지금처럼 공급이 불안해 중증 환자 투여 물량 확보가 아쉬운 상황에서는 말할 것도 없습니다.  이번 연구는 렘데시비르보다 효과가 뛰어나면서 저렴한 차세대 항바이러스 치료제의 필요성을 다시 보여준 것으로 생각됩니다....

178Tb/s - 광섬유 통신 신기록 수립

  ( Lidia Galdino, lead researcher on the study. Credit: James Tye / UCL )  현재 가정에 들어오는 초고속 광통신은 10Gb/s 정도가 가장 빠른 편입니다. 그러나 사실 광섬유를 통해서 보낼 수 있는 정보량은 이것보다 훨씬 많습니다. 현재 개발 중인 기술 가운데서는 이미 1Tb/s 이상이 속도를 지닌 것들이 많아 미래에는 테라 인터넷 시대가 가능할 것으로 예상됩니다. 그런 가운데 영국 유니버시티 칼리지 런던 (UCL)의 리디아 갈디노( Lidia Galdino )가 이끄는 연구팀이 178Tb/s라는 신기록을 세웠다는 소식입니다.   광섬유 통신을 위한 주파수는 4.5THz까지 높일 수 있습니다. 최근에 개발된 신기술은 9THz 벽도 돌파했습니다. 그러나 연구팀은 16.8THz라는 새로운 영역에 도달했습니다. 주파수가 높을 수록 더 많은 정보를 전송할 수 있습니다. 하지만 16.8THz의 주파수로도 178Tb/s의 데이터 전송 속도는 사실 불가능합니다. 연구팀은  Geometric Shaping (GS) 방식으로 레이저 신호의 페이즈, 밝기, 편광 수준을 조절해 여러 신호가 서로 간섭 없이 전달되게 만들어 이런 신기록을 수립했습니다.   물론 새로운 기술이 항상 그렇듯이 바로 상용화가 가능한 것은 아닙니다. 특히 광섬유는 장거리 정보 전송이 가능해야 할 뿐 아니라 오류 없이 장시간 작동이 가능해야 합니다. 자꾸 에러가 생기거나 고장난다면 아무리 속도가 빨라도 무용지물입니다. 이 단계를 극복하고 경제성까지 갖춰 실용화 되는 경우는 사실 소수에 지나지 않습니다.   하지만 경쟁적으로 Tb 급 대역폭을 지닌 광통신 기술이 개발되고 있어 테라바이트 급 정보도 순식간에 전송할 수 있는 시대가 올 것은 분명합니다. 과거 전화선을 이용한 56K 모뎀에서 지금의 광섬유 기반 초고속 인터넷이 온 것처럼 속도는 계속 빨라질 수밖에 없기 때문입니다...

코로나 19 감염 위험성이 큰 동물은?

  ( A new genomic study ranks the potential of the SARS-CoV-2 spike protein to bind to the ACE2 receptor site in 410 vertebrate animals. Old World primates and great apes, which have identical amino acids at the binding site as humans, are predicted to have a very high propensity for binding ACE2 and are likely susceptible to SARS-CoV-2 infection. Credit: Matt Verdolivo/UC Davis )    코로나 19를 일으키는  SARS-CoV-2는 사스 및 메르스와 마찬가지로 박쥐를 자연 숙주로 삼는 베타 코로나바이러스 계통입니다. 따라서 본래 박쥐에 살던 바이러스가 중간 단계를 거쳐 사람으로 넘어온 것으로 추정됩니다. 그런데 이 이야기는 SARS-CoV-2 역시 사람에만 감염되는 것이 아니라 종을 넘어 다른 포유류나 조류, 혹은 척추동물에 감염될 수 있음을 시사합니다. 코로나 바이러스가 침투하는 경로인 ACE2 수용체는 다른 척추동물에서도 볼 수 있기 때문입니다. 다만 SARS-CoV-2와 ACE2 수용체의 결합 수준은 동물마다 큰 차이가 있어 감염 위험도는 모두 다를 수밖에 없습니다.   캘리포니아 대학 데이비스 캠퍼스 (UC Davis)의 조안나 다마스 (Joana Damas)와 그 동료들은 410종의 척추동물에서 ACE2 수용체 유전자를 조사해 코로나 19 감염 위험도를 조사했습니다. 연구팀에 따르면 ACE2 수용체 전체가 아니라 25개의 아미노산 배열이 특히 결합력에 큰 영향을 미쳐 감염 가능성을 결정합니다.   연구 결과 쉽게 예상할 수 있듯이 사람과 가까운 침팬치, 고릴라, 보노보...