생생하게 보존된 4억 3900만년 전 삼엽충의 겹눈

 (The trilobite Aulacopleura kionickii (Barrande, 1846), size: c 1cm. Credit: Brigitte Schoenemann.)

(Complete compound left eye of Aulacopleura kionickii (Barrande, 1846), outer view, size c 1cm. Credit: Brigitte Schoenemann.)

(Outer view of the visual unit (Ommatidium), diameter c 35µm. Credit: Brigitte Schoenemann.)

 곤충을 포함한 절지동물이 크게 성공한 비결 중 하나는 작은 크기에도 성능이 좋은 겹눈입니다. 척추동물이나 문어 같은 연체 동물에서 볼 수 있는 하나의 큰 카메라 같은 고성능 눈은 적지 않은 비용이 들며 손상 시 수리도 어렵습니다. 하지만 여러 개의 작은 눈이 합쳐진 겹눈은 몇 개 망가져도 큰 문제가 없고 매우 얇고 가벼워서 절지 동물의 성공에 크게 기여했습니다. 수천에서 수만개의 겹눈을 지닌 벌이나 잠자리 같은 곤충은 크기에 비해 상당히 뛰어난 시력을 지녀 복잡한 지형에서도 안전하게 비행할 수 있습니다. 

 고생물학자들은 이런 겹눈 구조가 5억년 전 캄브리아기까지 거슬러 올라갈 수 있다는 사실을 알고 있습니다. 이 시기에 가장 강력한 포식자였던 아노말로카리스의 경우 16000개의 작은 눈으로 구성된 겹눈을 지녀 현재의 잠자리와 비슷한 수준을 자랑했습니다. 

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 하지만 과학자들은 삼엽충을 비롯한 고대 절지동물이나 그 근연 집단의 겹눈이 현재의 곤충만큼이나 좋은지는 확신하지 못했습니다. 숫자만이 문제가 아니라 각각의 작은 눈이 성능이나 구조가 현재 곤충만큼 발전한 것인지 알기 어렵기 때문입니다. 이런 미세 구조는 화석으로 남기 힘들기 때문에 과학자들은 막연하게 추정할 수밖에 없었습니다.

 독일 쾰른 대학교의 브리기타 쇼네만 (Brigitte Schoenemann, of the zoology department at the University of Cologne.)이 이끄는 연구팀은 체코에서 1846년 발견된 Aulacopleura kionickii의 화석에서 미세 구조가 보존된 깨진 눈 화석을 확인했습니다.

  전체 길이가 1cm 정도인 작은 삼엽충 화석에 한쪽 눈이 조금 깨져 있는 형태는 드물지 않기 때문에 이 화석 표본은 큰 주목을 받지 않고 잊혀져 있다가 연구팀에 의해서 그 진가가 드러났습니다. 입체 현미경으로 확인한 결과 불과 35마이크로미터에 불과한 작은 눈 구조가 그대로 보존되어 있었던 것입니다. 연구팀은 이 겹눈이 수백개에 불과한 작은 눈으로 이뤄져 해상도는 매우 낮았지만, 기본적인 형태는 현재의 잠자리, 벌 같은 낮에 활동하는 곤충과 크게 다르지 않다는 사실을 확인했습니다. 

 낮은 해상도에도 불구하고 이 작은 눈은 먹이를 찾고 포식자를 피하는데 결정적인 정보를 제공했을 것입니다. 그렇지 않다면 많은 생물학적 비용을 감당하면서 이렇게 작고 복잡한 눈을 진화시켰을리 없습니다. 고생대 동물 역시 상당히 좋은 시력을 지니고 있었으며 이를 기반으로 다양한 생존 전략을 지녔을 것읍니다. 우연한 기회를 통해 과학자들은 그 사실을 더 분명히 입증한 기회를 얻었습니다. 

 참고

https://phys.org/news/2020-08-million-year-old-eye-view-trilobite-life.html

Insights into a 429-million-year-old compound eye, Scientific Reports (2020). DOI: 10.1038/s41598-020-69219-0 , www.nature.com/articles/s41598-020-69219-0