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2017년 3월 9일 목요일

초기 사지 동물은 발보다 눈이 먼저 진화했다?




(A Tiktaalik looks out and spies a millipede snaking along a branch. Credit: Malcolm MacIver, Northwestern University)

(A side view of a 3-D model of Tiktaalik in a murky waterway in the Devonian, 385 million years ago, looking out above the water line through eyes set on top of the skull, and breathing through spiracles located just behind the eyes. Credit: Malcolm MacIver, Northwestern University)

 틱타알릭 (Tiktaalik)은 어류에서 양서류로 진화하는 초기 사지 동물의 모습을 간직한 매우 귀중한 화석입니다. 대략 3억 8000만년 전에 살았던 어류인 판데리크티스(Panderichthys)와 3억 6500만년 전에 살았던 초기 사지 동물인 이크티오스테가(Ichthyostega)​의 중간 단계를 보여주는 보기 드문 화석이죠. 일반적으로 진화는 매우 빠른 속도로 진행된 후 변화된 상태에 적응해서 오랜 시간 느리게 일어나기 때문에 이런 전이종의 화석은 발견은 생각보다 쉽지 않습니다. 틱타알릭에 대해서는 네이버 캐스트틀 참조하면 좋을 것 같습니다.




 틱타알릭의 진화 과정은 어류가 육지로 진출한 사건과 깊게 연관되어 있기 때문에 고생물학자들의 큰 관심사 가운데 하나였습니다. 틱타알릭이 육지로 나온 이유에 대해서는 먹이를 잡기 위해서라는 가설이 큰 비중을 차지하고 있는데, 여기에 결정적인 역할을 한 것이 발이 아니라 눈이라는 주장이 나왔습니다. 


  틱타알릭의 화석을 연구한 노스웨스턴 대학의 말콤 맥클버(Malcolm A. MacIver of Northwestern)와 그의 동료들은 틱타알릭에서 가장 특징적으로 진화한 부위가 악어와 비슷한 눈이라는 사실을 발견했습니다. 그 이전 단계의 화석과 비교할 때 눈이 세 배나 커졌으며 악어처럼 머리의 위로 이동하면서 위쪽을 잘 보는데 매우 특화되었다는 것입니다.




(동영상) 
 이는 강과 호수 환경에서 나뭇가지 등에 있는 절지 동물들 (척추동물보다 5000만 년 이전에 육지로 상륙) 을 잡아먹는데 매우 유리한 조건을 조성했을 것입니다. 척추동물이 아직 물 속에 머물러 있던 당시 육상 절지 동물은 포식자를 피해 크게 번성을 누리고 있었고 이는 척추동물이 물 밖에 풍부한 먹이를 노리는 강한 진화압으로 작용했을 것입니다.
 우리가 쉽게 생각하지 못하지만, 눈의 발달은 물 밖의 환경에 적응하는데 중요한 역할을 했습니다. 물 속에서보다 공기 중에서 시야가 최대 70배 넓어지기 때문입니다. 1km 밖의 사물을 물속에서 파악한다는 것은 아무리 물이 맑아도 어렵지만, 공기 중에서는 그렇게 어려운 일은 아닙니다.
 틱타알릭은 대략 1200만 년 동안 안구의 사이즈가 13mm에서 36mm로 커지면서 눈이 극적으로 커지고 물밖을 보는데 최적화되었습니다. 그리고 이와 같은 눈의 진화가 지상에 있는 먹이를 잡는데 도움을 주면서 육지로 상륙을 촉진했을 것입니다. 더 나아가 시각의 진화는 뇌의 진화를 불러 궁극적으로는 척추동물의 진화를 촉진했습니다. 

 사실 사지 동물이라고 해서 물고기에 다리만 생긴 동물이 아닌 것은 당연합니다. 눈을 비롯한 여러 가지 신체적 변화가 결국 어류를 물밖으로 진출하게 만든 것이죠. 그리고 그 연장선에 우리 인류가 있는 것입니다. 


 참고


Massive increase in visual range preceded the origin of terrestrial vertebrates, PNAS. Published online before print March 7, 2017. DOI: 10.1073/pnas.1615563114 




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