상어의 조상도 과거에는 뼈가 있었다?

 (Virtual three-dimensional model of the braincase of Minjinia turgenensis generated from CT scan. Inset shows raw scan data showing the spongy endochondral bone inside. Credit: Imperial College London/Natural History Museum)

 상어 같은 연골 어류는 이빨 등 일부 부위만 제외하면 단단한 뼈 대신 연골을 지니고 있어 단단한 뼈를 지닌 경골어류나 경골어류에서 진화한 사지류에 비해 하등한 그룹으로 생각됩니다. 하지만 최근 연구 결과는 경골 어류가 연골 어류에서 진화한 것이 아니라 어류 진화 초기 단계에서 분리되어 독자적인 진화를 이룩한 것으로 밝혀졌습니다. 상어는 단단한 뼈가 없지만, 이것은 진화상 다른 길을 걸었기 때문으로 특별히 하등한 생물이 아니라는 것입니다. 

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 영국 임페리얼 칼리지 런던의 마틴 브라자우 박사 (Dr. Martin Brazeau)가 이끄는 국제 과학자팀은 4억1000만년 전 물고기 화석에서 사실은 연골 어류의 조상도 단단한 뼈의 초기 단계까지 진화했다는 증거를 발견했습니다. 연구팀은 몽고에서 발굴한 데본기 초기 어류 신종인 민지니아 투르게네시스 Minjinia turgenensis의 두개골 화석을 고해상도 CT 스캔으로 조사했습니다. (사진) 

 

 민지니아는 판피류 (placoderm)이라는 턱이 있는 물고기 (유악류)의 첫 크룹에 속합니다. 판피류는 가장 원시적인 유악류로 고생대에 멸종했지만, 그 후손인 연골어류, 경골어류, 그리고 사지류는 사실상 지구 척추동물계를 지배하고 있습니다. 판피류에서 경골어류, 사지류의 진화에 대한 이야기는 제 책인 포식자에서 다룬 바 있습니다. 

 책 정보: http://book.naver.com/bookdb/book_detail.nhn?bid=13347200

 

 연구팀은 민지니아의 두개골에서 연골 조직이 뼈로 치환된 연골내뺘 endochondral bone의 증거를 확인했습니다. 이는 일부 판피류의 경우 이미 경골어류 같은 뼈조직을 진화시켰다는 이야기입니다. 물론 판피류 역시 일부만 단단한 투구 같은 갑피를 지니고 있으며 대부분은 연골로 몸을 지탱하지만, 뼈의 진화 초기 단계를 보여주고 있다는 이야기입니다. 그 후손인 연골어류와 경골어류는 각자 다른 전략을 선택한 것으로 보입니다. 

 상어는 아예 뼈를 던저버리고 가벼운 몸을 채택해 부레 없이도 수영할 수 있게 됬습니다. 물렁한 연골이라도 중력을 상쇄할 수 있는 물의 부력이 있으면 괜찮다는 것이죠. 경골어류는 단단한 뼈 덕분에 작은 크기라도 몸을 유지하는 데 문제가 없고 빠른 속도로 수영할 수 있지만, 무거운 몸을 상쇄하기 위해 부레를 진화시켰습니다. 각자 일장일단이 있는 것이지 어느 쪽이 더 우월하다고 보기는 어려운 구조입니다. 

 하지만 단단한 뼈를 진화시킨 것은 이후 육지로 진출할 기반을 마련한 것으로 척추동물 진화에서 매우 중요한 분기에 해당합니다. 연골 어류는 단단한 골격이 없어 결국 육지에 진출할 수 없었기 때문입니다. 상어의 선택이 잘못된 건 아니지만, 더 큰 기회를 잡을 수 있었다는 점에서 경골어류의 선택은 훌륭했다고 할 수 있을 것입니다.

 참고 

Endochondral bone in an Early Devonian 'placoderm' from Mongolia, Nature Ecology & Evolution (2020). DOI: 10.1038/s41559-020-01290-2 , www.nature.com/articles/s41559-020-01290-2

https://phys.org/news/2020-09-ancient-bony-fish-rethink-sharks.html