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2018년 9월 27일 목요일

포유류를 포유류로 만든 건 척추?


(Illustration showing an early mammal relative, Thrinaxodon, which was part of the first group to have an extra fourth section of their backbones. Credit: April Neander)

(Edaphosaurus, an early mammal relative that lived around 300 million years ago, which had a more primitive backbone with just three different regions. Credit: Field Museum)

(The three stages of mammal backbone evolution on a phylogenetic tree. Bottom right: Edaphosaurus; middle left: Thrinaxodon; top: a modern day mouse. Credit: Stephanie E. Pierce, Museum of Comparative Zoology, Harvard University)


 포유류를 현생 포유류와 별로 닮지 않은 초기 단궁류 (synapsid)에서 현재의 포유류로 진화시킨 원동력은 무엇일까요? 여기에는 여러 가지 설명이 가능하겠지만, 척추 역시 그 중 하나가 될 수 있습니다. 하버드 대학의 스테파니 피어스 (Stephanie Pierce)와 카트리나 존스 (Katrina Jones) 는 미 국립 과학재단 (NSF)의 지원을 받아 포유류 진화에서 척추의 변화를 연구했습니다. 


 포유류의 조상격에 해당하는 생물은 사실 일반적으로 생각하는 것보다 상당히 오래 전 등장했습니다. 석탄기말에서 페름기 초기 등장한 단궁류들이 그 기원이라고 할 수 있는데, 이미 이 시기에 반룡류는 상당히 다양하게 적응 방산해 여러 가지 독특한 생물로 진화했습니다. 앞서 반룡류에 대한 포스트에서도 설명했듯이 거대한 돛을 지닌 디메트로돈이나 비슷한 시기를 살았지만, 초식성인 에다포사우루스 (Edaphosaurus)는 물론 아주 독특하게 생긴 반룡류가 번성했습니다. 이 내용은 이전 포스트와 제 책인 포식자를 참조해주시면 좋을 것 같습니다. 




 포유류가 양서류 및 파충류와 가진 차이점 가운데 하나는 서로 다른 모양과 기능을 하는 척추뼈입니다. 경추(목뼈), 흉추 (등뼈), 요추 (허리뼈), 천골 (엉치뼈), 미추 (꼬리뼈) 등 기능에 따라 모양과 크기가 서로 다릅니다. 하지만 에다포사우루스 같은 초기 반룡류는 매우 단순하고 서로 비슷한 형태의 척추뼈를 지니고 있었습니다. 연구팀은 3억년에 걸친 포유류 척추뼈의 진화를 보기 위해 수십개의 화석 종과 살아있는 포유류 1000종의 화석을 비교해서 그 진화를 연구했습니다. 


 그 결과 현재 같은 복잡한 기능 세분화는 2억 5천만년 전 시작한 것으로 나타났습니다. 이 시기는 페름기에서 트라이아스기로 전이되던 시기로 수궁류의 일부만이 대멸종에서 살아남아 다시 적응방산하던 시기였습니다. 이 시기에 어깨와 앞다리에 새로운 척추 부위가 생겨나면서 포유류의 조상은 더 잘 걸을 수 있게 되었습니다. 비록 트라이아스기 중기 이후 포유류의 조상 그룹은 크게 위축되긴 하지만, 이 역시 포유류 진화의 중요한 순간이었을 것입니다. 


 현생 포유류는 비조류 공룡과 여러 생물의 멸종을 일으킨 소행성 충돌 이후 갑자기 나타난 생물체가 아닙니다. 그보다는 3억년의 진화의 결과물이라고 할 수 있습니다. 과학자들은 그 과정을 더 잘 이해하기 위해 연구를 지속하고 있습니다. 


 참고 


K.E. Jones el al., "Fossils reveal the complex evolutionary history of the mammalian regionalized spine," Science (2018). science.sciencemag.org/cgi/doi … 1126/science.aar3126 

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