(Nervous system preservation in Alalcomenaeus sp. from the Stage 4 Pioche Formation. (a) MCZ IP-197956a, part with preserved soft tissues. (b) Detail of CNS in the head and trunk. (c) Detail of trunk exopods with marginal setae. (d) MCZ IP-197956b, counterpart with well-preserved paddle-shaped tailspine and marginal setae. cn, connectives; ey, stalked eye; exp, trunk exopod; hs, head shield; ms, marginal setae; of, oesophageal foramen; sgn, segmental ganglia; Tn, trunk tergites; VNC, ventral nerve cord. Credit: Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences (2019). DOI: 10.1098/rspb.2019.2370)
생물체의 모든 것이 화석으로 남을 수 있지만, 대부분의 화석은 뼈처럼 단단한 부분입니다. 곤충 같은 절지동물도 예외는 아니어서 대부분의 화석은 암석에 눌린 외골격입니다. 운이 좋아서 호박 속에 완전한 개체가 보존되지 않은 이상 내부 장기는 확인하기 어렵습니다. 특히 뇌와 신경계처럼 금방 썩는 부분은 화석으로 남는 경우가 별로 없습니다.
그런데 하버드 대학의 연구팀은 무려 5억년 전 캄브리아기의 절지동물 신경계 화석을 발견했다고 저널 Proceedings of the Royal Society B 에 발표했습니다. 캄브리아기는 절지동물문을 포함해 현생 동물문 대부분이 등장한 시기였습니다. 이 시기에 절지동물과 그 근연 그룹의 조상이 등장했으며 이들이 진화해 곤충, 갑각류, 거미 등 지구상에서 가장 흔하고 많은 다세포 동물이 됐습니다.
당연히 캄브리아기 절지동물 조상의 신경 구조는 과학자들에게 중요한 주제이지만, 화석으로 확인하기는 매우 어려웠습니다. 이번에 유타주에서 발견된 Alalcomenaeus 화석은 내부 장기를 포함한 전체 구조가 상세히 보존되어 이를 연구할 수 있는 기회를 제공했습니다. 연구팀은 이 고대 절지동물의 몸통 가운데 있는 현생 절지동물의 신경절과 비슷한 형태의 구조물을 발견했습니다. 그리고 이 네트워크가 네 개의 눈과 연결된 흔적을 확인하고 신경 조직이라는 결론을 내렸습니다. 이 발견이 옳다면 초기 절지동물의 신경 조직은 현재와 유사한 구조를 지니고 있는 셈입니다.
아마도 5억년 전 초창기부터 당시 기준으로 잘 발달된 신경 조직을 지녔던 것이 절지동물 성공의 비결 중 하나인지도 모릅니다. 이 시기 척추동물의 조상은 절지동물과 비교해서 별로 크지도 않았고 구조 역시 단순했습니다. 척추동물이 크고 복잡한 생물이 된 것은 캄브리아기가 훨씬 지닌 이후 어류의 시대로 불리는 데본기부터입니다. 비록 현존 절지동물은 곤충처럼 작은 것이 대다수지만, 사실 생물량이나 다양성으로 봤을 때 척추동물을 압도하기 때문에 여전히 지구상에서 가장 중요한 생물체라고 할 수 있습니다. 이들의 성공 비결을 연구하는 일이 중요한 이유입니다.
참고
Javier Ortega-Hernández et al. Proclivity of nervous system preservation in Cambrian Burgess Shale-type deposits, Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences (2019). DOI: 10.1098/rspb.2019.2370
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