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2016년 3월 2일 수요일

5억 2000만년 전의 신경계



(Complete specimen of Chengjiangocaris kunmingensis from the early Cambrian Xiaoshiba biota of South China. Credit: Jie Yang (Yunnan University, China) )

 지금으로부터 ​5억년 전인 캄브리아 시기는 우리가 알고 있는 대부분의 생물문의 조상이 등장했던 시기입니다. 이 시기 갑자기 다양한 생물들이 등장했기 때문에 생물학에서는 이 시기를 캄브리아 폭발기라고 부르기도 합니다. 이 시기 다양한 동물들이 등장해 진화상의 실험을 진행했는데, 신경계나 순환계 같이 중요한 계통이 진화한 것도 이 시기였습니다.
 보통 신경계 같은 내장 장기는 화석으로 남기가 어려운데, 최근에 화석 분석 기술의 발전과 잘 보존된 화석의 발견으로 5억년 전 초기 신경계의 발달을 연구할 수 있는 기회가 늘어나고 있습니다.
 최근 독일, 중국, 영국의 과학자들은 중국에서 발견된 Chengjiangocaris kunmingensis의 화석에서 가장 잘 보존된 캄브리아기 신경계를 발견했습니다. 복잡한 이름을 가진 이 생물체는 5억 2000만년 전에 살았던 fuxianhuiid 라는 종류의 생물로 현재의 절지 동물의 조상격으로 생각되고 있습니다. 전체적인 생김새는 새우나 랍스터 같은 갑각류의 모양입니다.
 흥미로운 것은 이 화석에 중추 신경계가 예외적일만큼 잘 보존되어 있다는 것입니다. 연구의 공저자인 캠브리지 대학의 재비어 오르테가-헤르난데스(Javier Ortega-Hernández, of the University of Cambridge's Department of Zoology)에 의하면 이 화석은 캄브리아기의 가장 완벽한 중추신경계 (It's the most complete example of a central nervous system from the Cambrian period)에 해당된다고 합니다.


 
(Magnification of ventral nerve cord of Chengjiangocaris kunmingensis. Credit: Yu Liu (Ludwig-Maximilians-University, Germany) )
 현대의 절지동물과 비슷하게 C. kunmingensis는 머리 앞쪽의 뇌와 더불어 몸의 앞뒤로 길게 뻗은 신경을 가지고 있습니다. 각 신경에는 신경절(ganglion)이 존재하는데 이는 양 다리와 체절을 조절하는 역할을 담당합니다. 놀랍게도 연구팀은 여기서 5마이크로미터에 불과한 각 신경 다발을 확인하는데 성공했다고 합니다.
 분석 결과에 따르면  C. kunmingensis 일부 신경은 현재의 새예동물(priapulids)이나 유조동물(onychophorans)과 비슷해서 절지 동물과 이들의 진화적 연관성을 엿볼 수 있는 증거를 제시합니다. 하지만 일부 특징은 현생 동물에서 볼 수 없는 것이라서 이들이 어쩌면 후손을 남기지 않고 멸종했거나 진화 과정에서 없어진 특징이 있음을 시사하고 있습니다.
 아마도 고생대 초기 캄브리아기에는 다양한 디자인의 생물이 서로 경합을 벌이면서 빠른 진화를 이룩했을 것입니다. 이 시기 승리한 디자인은 이후 지구 생태계를 지배했습니다. 따라서 이 시기 정확히 어떤 일이 발생했는지를 이해하는 것은 생물 진화를 이해하는데 매우 중요한 단서를 제공합니다. 앞으로도 더 많은 연구를 통해 정확한 생물 진화의 모습이 드러날 것으로 생각합니다.
 참고
   ​Proceedings of the National Academy of Sciences (2016). DOI: 10.1073/pnas.1522434113                                         


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