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2018년 8월 3일 금요일

척추동물 뼈의 진화 초기 단계의 증거가 발견되다.


(A fossil heterostracan, Errivaspis waynensis, from the early Devonian (approximately 419 million years ago) of Herefordshire, UK. Credit: Keating et al. 2018)

(By examining the microscopic structure of these skeletons, they were able to identify the mysterious tissue 'aspidin' and provide new insight into the evolution of our skeleton. Credit: Keating et al. 2018)



 척추동물은 허리와 몸에 단단한 뼈를 지니고 있어 바다는 물론 땅과 하늘까지 진출할 수 있었습니다. 하지만 모든 것이 그렇듯이 사실 처음부터 단단한 뼈를 지닌 것은 아니었습니다. 척추동물은 척삭동물이라는 더 큰 그룹에 들어가는데, 초기 척삭동물은 단단한 뼈 없이 약간 물렁한 척삭이 있어 등뼈의 역할을 대신했습니다. 척삭동물의 조상은 5억년 이전 캄브리아기에 등장했고 미네랄화된 뼈가 등장하는 것은 한참 후의 일입니다.


 맨체스터 대학의 조셉 키팅 박사(Dr. Joseph Keating, from Manchester's School of Earth of Environmental Scientists)와 그의 동료들은 160년간 과학자들에게 미스터리였던 화석을 분석해 척추동물의 초기 뼈의 형태가 어떤 것이었는지를 알려주는 단서를 발견했습니다. 이들이 연구한 것은 갑주어의 일종인 이갑목 (heterostracan)입니다. 이갑목은 실루리아기부터 데본기까지 번성한 무악어류의 일종으로 턱이 없지만 단단한 외피를 지닌 물고기입니다. 현생 어류나 다른 척추동물처럼 미네랄화된 뼈는 없지만, 그 전단계에 해당되는 aspidin이라는 독특한 구조물을 지니고 있습니다. 


 연구팀은 Synchrotron Tomography를 이용해서 aspidin의 미세 구조를 연구했습니다. 그 결과 작은 튜브와 섬유 구조는 콜라겐에 의한 것이며 aspidin 자체는 사실상 매우 초기 등장한 골조직이라는 결론을 내렸습니다. (aspidin is the earliest evidence of bone in the fossil record)


 이들이 가진 뼈는 현재 척추동물의 것과 약간 달랐지만, 4억년 전 이전에 이미 단단한 외피와 더불어 내부에 미네랄이 침착된 뼈를 진화시켜 나갔음을 보여주고 있습니다. 갑주어 이후에 등장한 유악류 가운데 경골 어류는 본격적인 뼈를 만들어 생태계를 장악했지만, 당연히 그 이전 단계가 있었던 것입니다. 


 뼈의 발명은 척추동물 진화에서 가장 획기적인 사건 가운데 하나였습니다. 그 결과 육지로 진출할 수 있었고 지금의 인류가 있을 수 있는 것이죠. 그 첫 단계를 이해하는 것은 그래서 중요합니다. 


 참고 


 "The nature of aspidin and the evolutionary origin of bone" Nature Ecology and Evolution (2018). DOI: 10.1038/s41559-018-0624-1




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