(Part of a neck vertebra of the dwarf sauropod Europasaurus with deep cavities (asterisk) that presumably housed air sacs. Credit: Verändert nach Lambertz et al.)
(A bone trabecle of this vertebral cavity shows the fine fibers of the pneumosteum, which indicate the former presence of air sacs. Credit: Verändert nach Lambertz et al.)
현재 많은 과학자들이 공룡이 조류와 매우 가깝거나 사실상 한 그룹이었다고 생각하고 있습니다. 따라서 온혈성과 깃털을 비롯한 여러 가지 특징을 공유했다고 생각되는데, 한 가지 더 흥미로운 특징이 기낭(air sac)의 존재입니다.
기낭은 뼈를 가볍게 하는 장점도 있지만, 사실 더 큰 장점은 효과적인 호흡이 가능하게 한다는 점입니다. 조류의 기낭과 호흡기 시스템은 서로 연결되어 있어 가스 교환이 지속적으로 일어날 수 있게 도와줍니다. 공기를 흡입한 후 가장 말단에 있는 허파꽈리 근처에서만 가스를 교환하는 포유류보다 훨씬 진보된 호흡기를 지닌 것입니다.
공룡 역시 기낭이 있었다는 증거가 있으며 이것이 트라이아스기 말 산소 농도가 낮은 환경에서 크게 성공한 이유 중 하나로 추정되고 있습니다. 다만 기낭 자체가 화석화되는 경우는 매우 드물기 때문에 이를 연구하는 일은 만만치 않았습니다.
독일 본 대학의 마커스 람베르츠 박사(Dr. Markus Lambertz from the Institute for Zoology at the University of Bonn)와 그 동료들은 거대한 네 발 용각류 공룡의 뼈에 존재한 기낭 시스템과 다른 계통의 동물의 기낭 시스템을 조사해서 그 진화적 계통 및 특징을 연구했습니다.
기낭이 뼈를 가볍게 만든다는 점을 생각하면 놀라운 일이지만, 사실 기낭 시스템은 거대한 네발 초식 공룡인 유로파사우루스 Europasaurus 의 뼈에도 존재했습니다. 사실 기낭은 매우 얇은 막이기 때문에 거의 화석화가 어렵지만, 이 경우 매우 잘 보존된 유로파사우루스의 목뼈에 그 흔적이 남아있었습니다. 이렇게 기낭이 침투한 뼈를 Pneumosteum이라고 합니다.
과거 과학자들은 공룡 뼈의 안쪽의 빈 공간에 기낭이 있을 것으로 추정해왔습니다. 하지만 그 조직학적 형태에 대해서는 잘 알지 못했습니다. 이번 연구에서는 이 공룡이 기낭 시스템이 다른 계통과는 다른 것으로 나타났습니다. (The pneumatized bones of several non-dinosaurian taxa do not exhibit the characteristics of this ‘pneumosteum’)
이는 공룡의 기낭 시스템이 독자적으로 진화되었을 가능성을 시사하는 것입니다. 물론 거대한 몸집을 가진 공룡에서 진화한 만큼 그 시스템이 뭔가 다른 동물과는 다를 것이라는 점은 분명합니다. 연구팀은 pneumosteum이 현생 조류와 공룡 모두에서 발견되기는 하지만, 공룡의 것은 내부의 공간까지 뻗어 잇는 독특한 구조를 지니고 있다고 설명했습니다. 아마도 이는 호흡 쪽에 더 초점을 맞춘 시스템이었을 것입니다.
거대한 몸을 지탱하기 위해서는 매우 효율적인 순환계와 호흡계가 필요했을 것입니다. 공룡의 기낭 시스템은 이 거대한 생물이 어떻게 숨을 쉬는지에 대한 매우 중요한 단서를 제공하고 있습니다.
참고
Markus Lambertz et al. Bone histological correlates for air sacs and their implications for understanding the origin of the dinosaurian respiratory system, Biology Letters (2018). DOI: 10.1098/rsbl.2017.0514
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