(Early mammal relative, Ophiacodon, whose still has a relatively simple, uniform backbone. Credit: Field Museum)
(A modern dog skeleton, which has a complex backbone made up of different sections. Credit: Field Museum)
포유류는 파충류나 양서류 같은 다른 사지동물과 비교해 복잡한 구조의 척추를 지니고 있습니다. 포유류의 척추뼈는 경추, 흉추, 요추 등 서로 다른 형태와 기능을 지닌 뼈의 모임으로 단순히 크기만 다른 같은 뼈들의 집합이 아닙니다. 이 복잡한 척추뼈 덕분에 우리는 매우 유연한 동작이 가능합니다. 포유류의 척추는 걷거나 달리는 것은 물론 하늘을 날거나 바다를 헤엄치는 능력을 획득하는데 중요한 역할을 했습니다.
하버드 비교 동물학 박물관의 카트리나 존스 (Katrina Jones, Harvard's Museum of Comparative Zoology)와 그 동료들은 2억년에서 3억년 사이 포유류의 조상 그룹인 수궁류의 척추뼈 화석을 비교 연구했습니다. 그 결과 척추의 진화는 단계적으로 점진적으로 일어난 것이 아니라 수백 만년 사이 비교작 짧은 시기에 집중적으로 일어난 것으로 나타났습니다. 그리고 이 변화는 호흡과 관련된 근육 발달과 함께 일어났습니다.
이는 생각해보면 놀라운 일이 아닌게 높은 폐활량을 위해서는 결국 흉강과 폐의 형태와 크기가 변해야 하기 때문입니다. 폐를 담는 흉강의 주추돌은 결국 흉추이기 때문에 호흡 능력의 증가와 함께 척추가 변했다는 것은 매우 타당한 이야기로 들립니다. 포유류의 높은 대사량은 많은 산소 소비를 의미하기 때문에 폐활량 증가와 함께 척추의 형태도 변했을 것입니다.
3억년 전 페름기 초기에 등장한 반룡류는 매우 원시적인 포유류의 조상 그룹이었으며 페름기 후기에 크게 번성한 수궁류는 이보다 더 진화된 동물로 털이 있었다고 생각하는 과학자들도 있습니다. 수궁류가 진화시킨 높은 대사량과 이에 맞는 온혈성은 그 후손인 중생대 포유류로 전달됐습니다. 그런 만큼 수궁류가 언제 어떻게 현생 포유류와 유사한 특징을 진화시켰는지 이해하는 것은 포유류 진화에 있어 결정적인 과정을 이해하는 것입니다.
물론 이 주장은 더 검증이 필요하긴 하지만, 초기 수궁류와 현대 포유류 골격을 비교해 보면 (위의 사진) 저 같은 비전문가가 보더라도 확연한 차이점이 느껴지는 것 같습니다.
참고
Nature Communications (2019). DOI: 10.1038/s41467-019-13026-3
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