최초의 다세포 동물 해면이 등장한 것은 적어도 6억 4,000만년 전?

(사진은 그리스에서 판매용을 전시된 해면. 출처: wikipedia)

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 최초의 다세포 동물이 어떤 것인지는 아직도 논란이 있는 주제입니다. 아마도 완전한 다세포 동물이 아니라 단세포의 군체에서 다세포 동물이 탄생했을 것인데, 단단한 뼈 같은 구조물이 없는 원시적인 동물의 화석은 매우 남기가 어렵기 때문에 과거를 추적하는데 어려움이 있는 것입니다. 물론 적어도 6억 년 이상 오래된 흔적 자체가 남기 어렵다는 문제도 있습니다.

 해면 동물(sea sponge)은 오래전부터 최초의 다세포 동물에 가까운 원시적인 생물체로 여겨져왔습니다. 사실 지금도 일부 군체 동물의 특징을 가지고 있기 때문에 일부에서는 단세포 동물에서 다세포 동물로 진화하는 과정에서 측면으로 빠졌다는 의미의 측생동물이라는 명칭도 존재합니다.

 과학자들은 해면 동물이 적어도 캄브리아기 이전에 등장했다는 사실은 알고 있습니다. 하지만 정확히 어느 시점에 등장했는지 알려주는 화석은 찾기 어렵습니다. 아주 오래전 해면의 화석은 암석화된 것으로 보이기 때문입니다.

 MIT 대학의 로저 소먼스(Roger Summons) 교수는 20년 동안 해면의 흔적으로 생각되는 24-isopropylcholestane (24-ipc)이라는 물질을 추적했습니다. 이 물질은 캄브리아기 및 그 이전시기 지층에서 높은 밀도로 발견되는데, 이 물질을 생성하는 동물 - 예를 들어 해면 - 의 흔적으로 생각되고 있습니다.

 문제는 24-ipc를 생산할 수 있는게 해면 만이 아니라는 점입니다. 단세포 조류(algae) 역시 이 물질을 생산할 수 있습니다. (참고로 이 물질은 콜레스테롤의 변형이라고 볼 수 있다고 합니다.) 그렇다면 오래된 암석에 있는 24-ipc가 고대 해면의 흔적인지 조류의 흔적인지 판단하기 어려울 수밖에 없습니다. 전자는 가장 오래된 다세포 동물이라면 후자는 훨씬 오래전부터 지구에 있었던 단세포 생물이기 때문입니다.

 MIT의 연구자들은 식물, 곰팡이, 조류, 동물을 포함한 30종의 생명체의 DNA를 분석해서 24-ipc를 생산하는 유전자의 진화를 연구했습니다. 그 결과 해면 동물이 조류보다 더 먼저 이 물질을 생산했다는 증거를 발견했습니다.

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 24-ipc가 고농도로 발견된 암석은 캄브리아기 대폭발보다 1억년 앞선 6억 4,000만년 전에 발견되므로 이는 해면 동물의 조상이 이미 이 시기에 번성하고 있었다는 간접적인 증거로 생각됩니다.

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 물론 현재 화석상의 기록이 어쩔 수 없이 불완전하기 때문에 최초의 다세포 동물이 어떤 것인지 알아내기는 쉽지 않겠지만, 과학자들은 해면 동물이 역시 가장 초기에 나타난 그룹이라는 사실을 다시 확인한 셈입니다. 결국 스폰지밥의 조상이 가장 역사가 길다는 것이죠.

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 참고

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David A. Gold et al. Sterol and genomic analyses validate the sponge biomarker hypothesis,Proceedings of the National Academy of Sciences (2016). DOI: 10.1073/pnas.1512614113                                        

  http://phys.org/news/2016-02-title-earth-animal-sea-sponges.html#jCp