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포유류가 똑바로 서서 걸은 건 생각보다 최근의 일


 

(Land animals exhibit a continuum of limb postures – ranging from 'sprawled', with the limbs held out to the side of the body, like lizards, to 'upright' or 'erect', with the limbs held beneath the body and close to the animal's midline, like dogs, cats and horses. Upright posture is characteristic of most modern mammals, but when did this key trait evolve? Credit: Peter Bishop)

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(Fossil of the early sail-backed synapsid Dimetrodon, from 290 million years ago, one of the species investigated in the study. Credit: Christina Byrd. Museum of Comparative Zoology, President and Fellows of Harvard College.)

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(Evolutionary interrelationships of the modern (black silhouettes) and extinct (gray silhouettes) species investigated. The study revealed a complex history of posture evolution in synapsids, and that a fully 'upright' posture typical of modern placentals and marsupials was late to evolve. Credit: Peter Bishop)

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현대 포유류의 중요한 특징 중에 하나는 다리가 몸통에 수직으로 달려 있어 걷거나 뛰는데 유리할 뿐 아니라 큰 몸집을 지탱할 때도 유리하다는 것입니다. 이런 특성은 이미 공룡시대인 중생대에 완성된 특징입니다.

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하지만 사실 3억 년에 걸친 포유류 진화 역사를 살펴보면 처음부터 포유류가 네 발로 서서 걸었던 것은 아니라는 점을 알 수 있습니다. 포유류의 오랜 조상들은 현재 도마뱀처럼 몸통 양쪽에 다리가 달려 있는 형태로 걷기 실력이 그다지 뛰어나지 않았습니다.

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하버드 대학의 피터 비숍 박사와 스테파니 피어스 교수 (Dr. Peter Bishop, a postdoctoral fellow, and senior author Professor Stephanie Pierce)는 현생 포유류부터 3억 년 전 살았던 포유류의 아득한 선조까지 대표적 생물의 골격을 바탕으로 생기계적 모델링 (biomechanical modeling) 기법을 적용해 움직임을 조사했습니다.

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연구에 포함된 포유류는 2억 9천 만 년 전 거대한 돛을 지닌 채 지상 생태계의 정점에 선 반룡류인 디메트로돈 (Dimetrodon)부터 35g에 불과한 크기의 트라이아스기 후기 수궁류인 메가조스투로돈 (Megazostrodon), 태반 포유류와 유대류를 포함한 수아강 (therian)에 속한 역사적 포유류 등 다양했습니다.

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(The study involved digitizing the fossil skeletons of extinct synapsids, creating digital biomechanical models of the musculoskeletal system of the hindlimb, and using these models to compute the limb's ability to apply force on the ground in different directions. The result is a three-dimensional 'feasible force space', which describes what the limb is capable of achieving during locomotion. Credit: Peter Bishop)

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그 결과 직립 자세는 우리가 일반적으로 생각하는 것처럼 일직선으로 진화하진 않았습니다. 그리고 완전한 직립 구조는 생각보다 더 이후에 진화했습니다.

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흔히 포유류형 파충류로 불리는 원시적 그룹인 수궁류의 경우 상당히 혼재된 양상을 보였는데, 트라이아스기 후기 공룡에 육상 생태계에서 지배적인 종이 되면서 오히려 수궁류는 다시 기는데 더 유리한 자세로 진화해 생태계의 틈새를 노렸습니다. 현재와 같은 포유류의 수직 직립은 수아강이 진화한 다음에야 일반적인 형태가 됐습니다.

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아무튼 직립한 자세는 육상 생활에 더 적합하기 때문에 중생대에 이를 진화시킨 포유류의 조상은 신생대에 새로운 생태계의 주인공이 될 준비를 한 셈이 됐습니다. 생각보단 나중에 진화했을진 모르지만, 늦지 않게 진화한 것입니다.

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물론 포유류가 지구 생태계의 주인공이 된 것은 소행성 충돌이라는 우연한 기회 덕분이었지만, 이렇게 미리 준비되어 있지 않았다면 이 기회를 잡을 수 없었을 것입니다. 기회는 미리 준비한 자의 것이라는 이야기가 자연계에서도 통한 사례입니다.

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참고

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https://phys.org/news/2024-10-reveals-mammal-evolution-sprawling-upright.html

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Peter Bishop, Late acquisition of erect hindlimb posture and function in the forerunners of therian mammals, Science Advances (2024). DOI: 10.1126/sciadv.adr2722. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adr2722

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