화석은 우리에게 까마득한 고대 생물들의 정보를 전달해 주는 가장 중요한 수단이긴 하지만 불행히 그 정보가 제한적일 때가 많습니다. 우연에 의한 기록이기 때문에 전체가 다 기록이 남지 않게 되며 연조직 등 화석화가 어려운 부분은 대부분 기록에 남지 않게 됩니다. 화석에서 이를 상세하게 확인할 수 있는 경우는 아주 극도로 운이 좋은 경우이죠. 예를 들어 신경 조직 같은 경우가 그렇습니다.
애리조나 대학의 닉 스트라우스펠드 (University of Arizona Regents' Professor Nick Strausfeld) 와 런던 자연사 박물관의 그레그 에지컴브 (London Natural History Museum's Greg Edgecombe) 가 이끄는 국제 연구팀은 새로운 방법으로 5억 2000 만년전에 살았던 생명체의 신경 시스템을 연구했습니다.
이들이 연구하는 대상은 갑각류와 절지 동물의 조상뻘에 해당하는 동물로 캄브리아기 초기와 중기에 번성한 Alalcomenaeus 속의 생물입니다. 이들은 커다린 부속지 (great appendage) 를 가진 생물로 그리스어로 큰 발톱을 뜻하는 megacheirans 이라는 명칭으로도 알려져 있는 그룹입니다. 기본적으로 6 cm 미만의 작은 절지 동물인 이들은 주로 얕은 바다에서 서식했습니다.
연구자들은 중국의 윈난성 쿤밍 부근의 청장 화석층 (Chengjiang formation) 에 이 그룹에 속하는 3 cm 정도 되는 화석을 발견했습니다. 이 화석의 주인공은 현대의 새우나 전갈처럼 앞쪽에 가위 같은 큰 부속지가 있고 체절을 가진 몸통에는 여러개의 다리 같은 부속지가 있어 바다 밑을 헤엄치거나 기어 다녔던 것으로 보입니다. 이런 생물체는 오늘날에는 매우 흔하지만 5억 2000 만년전에는 새로운 몸을 지닌 생명체였을 것 입니다.
(새로 발견된 Alalcomenaeus 화석 This is a close-up of the head region of the Alalcomenaeus fossil specimen with the superimposed colors of a microscopy technique revealing the distribution of chemical elements in the fossil. Copper shows up as blue, iron as magenta and the CT scans as green. The coincidence of iron and CT denote nervous system. The creature boasted two pairs of eyes (ball-shaped structures at the top). Credit: N. Strausfeld/University of Arizona)
(측면이 보존된 화석. 현재의 새우와 비슷한 느낌 This is the fossil of the megacheiran Alalcomenaeus, a distant relative of scorpions and spiders. Credit: N. Strausfeld et al.)
이 작은 납짝한 화석에서 신경계를 별도로 확인한다는 것은 매우 어려운 일입니다. 연구팀은 매우 보존이 잘 된 이 화석에서 신경계가 화석화될 때 특히 많이 침투하게 되는 철을 특수한 이미징 기술을 통해 확인했습니다. 위의 사진에서 푸른색은 구리이고 철은 자홍색 (붉은색 + 푸른색) 입니다. 연구팀은 이를 CT 로 확인하고 다시 이를 3D 로 재구성했습니다. (아래 그림)
(재구성된 신경계의 모습 This is an illustration of the nervous systems of the Alalcomenaeus fossil (left), a larval horseshoe crab (middle) and a scorpion (right). Diagnostic features revealing the evolutionary relationships among these animals include the forward position of the gut opening in the brain and the arrangement of optic centers outside and inside the brain supplied by two pairs of eyes. Credit: N. Strausfeld/University of Arizona)
그 결과 이 동물의 신경계는 오늘날의 살아있는 화석인 투구게나 혹은 전갈과 비슷했습니다. 이것은 이들이 같은 공통 조상을 가지고 있다는 증거로 볼 수 있습니다. 연구팀은 이들이 협각아문 (Chelicerata, 절지 동물의 한 아문으로 투구게류, 바다전갈류, 거미류, 바다거미류 등을 의미) 한 그룹이라고 생각하고 있으며 이것보다 더 원시적인 협각아문이나 절지 동물의 공통 조상이 있을 것으로 보고 있습니다.
또 한가지 주목할 만한 점은 이렇게 오래된 화석임에도 불구하고 뇌를 확인할 수 있다는 점입니다. 가장 오래된 뇌의 화석 가운데 하나라고 할 수 있습니다. 또 완전히 복원된 신경계로써는 지금까지 가장 오래된 것으로 볼 수 있습니다. 3 cm 정도 되는 작은 화석에서 이렇게 오래된 신경계를 다시 재구성할 수 있다는 것 자체로 경이로운 일이라고 해야겠죠.
이 연구는 네이처에 실렸습니다.
참고
Journal Reference:
- Gengo Tanaka, Xianguang Hou, Xiaoya Ma, Gregory D. Edgecombe, Nicholas J. Strausfeld. Chelicerate neural ground pattern in a Cambrian great appendage arthropod. Nature, 2013; 502 (7471): 364 DOI:10.1038/nature12520
댓글
댓글 쓰기