(This 119 million year old fish, Rhacolepis, is the first fossil to show a 3D preserved heart which gives us a rare window into the early evolution of one of our body’s most important organs. Credit: Dr John Maisey, American Museum of Natural History in New York, Author provided)
보통 화석이라고 하면 지층 속에 보존된 뼈를 먼저 떠올리게 마련입니다. 사실은 그것도 완전히 보존이 되는 경우가 드물어서 고생물학자들은 극히 일부 남은 골격을 바탕으로 고대 생물의 모습을 재구성해야 하는 경우도 적지 않습니다.
그런데 가끔씩 완전한 형태의 연조직이 보존되는 경우들이 있습니다. 대부분은 흔적화석에 불과하지만, 아주 특수한 지층의 경우에는 박테리아의 분해 작용이 일어나기 전에 타임캡슐처럼 죽은 동물의 사체를 완전히 보존하는 경우가 있기 때문입니다. 하지만 그런 경우라도 심장처럼 복잡한 장기가 완전히 보존되는 경우는 극도로 드문 경우입니다.
최근 고생물학자들은 브라질의 산타나 지층 (Santana formation)에서 이런 놀라운 화석을 찾아냈습니다. 1억 1,900만년 전의 어류인 라코레시프(Rhacolepis)가 그 주인공으로 놀랍게도 심장의 구조와 모습은 물론 판막의 모습까지 살아있었습니다. 중생대 이전 척추동물의 심장화석이 이렇게 완벅하게 보존된 것은 사실 처음 있는 일이라고 합니다.
(The fish Rhacolepis imaged by synchrotron tomography showing the heart (left) and a cross-section through the heart showing valves (right, white arrows). Credit: Maldanis et al. (2016))
과학자들은 이 화석을 강력한 싱크로트론 X선 토모그래피 (synchrotron X-ray tomography)를 이용해서 이 화석을 6µm 간격의 미세 간격으로 스캔해 3차원으로 다시 구성했습니다. 이로써 중생대 어류의 심장이 고생물학자 앞에 그 완전한 모습을 드러냈습니다.
라코레시프의 심장은 다른 어류와 마찬가지로 1개의 방으로 구성되어 있습니다. 그리고 그 안에는 5쌍의 판막이 피를 한쪽으로 흐르게 만드는 구조입니다. 어류의 심장은 척추 동물 가운데 가장 단순하지만, 그 세부적인 구조는 사실 매우 큰 다양성을 가지고 있습니다. 고생물학자들은 앞으로 이 데이터를 바탕으로 어류 심장의 진화에 대한 이론을 다시 검토할 것입니다.
(The fossil heart data from Rhacolepis shows an intermediate condition between the many-valved types seen in basal ray-finned fishes and the single-valved hearts in modern teleosts. (From Maldanis et al. 2016) Credit: John Long)
이번 케이스는 정말 매우 운이 좋은 경우였습니다. 하지만 다음 기회는 항상 있게 마련입니다. 앞으로 내부 장기를 완전히 보존된 고대 생물을 다시 만난다면 최신의 고성능 싱크로트론 X 선 토모그래피 기술을 이용해서 그 모습을 완전히 복원할 수 있을 것입니다.
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