(Life reconstruction of Heterodontosaurus vocalizing on a cool Jurassic morning. Credit: Viktor Radermacher.)
(The new Heterodontosaurus tucki specimen AM 4766 affectionately called "Tucky". Digitally reconstructed anatomy on the right, thanks to ESRF scans. Credit: Viktor Radermacher)
조류는 공룡에 마지막 남은 후손으로 생각됩니다. 따라서 과학자들은 오랬동안 공룡이 조류와 비슷한 방법으로 호흡을 했다고 생각했습니다. 이유는 간단합니다. 공룡 역시 조류처럼 기낭 (air sac)을 지니고 있기 때문입니다. 포유류의 경우 횡격막과 흉곽이 움직이면서 호흡을 하고 횡격막이 없는 파충류의 경우 흉곽이 움직이면서 숨을 쉬지만 숨쉬는 기관이 폐 밖에 없기 때문에 효율이 떨어집니다.
조류의 경우 폐와 기낭을 이용해서 공기를 순환시키면서 최대한 산소를 뽑아내기 때문에 아주 많은 양의 산소를 흡수할 수 있습니다. 덕분에 아주 높은 고도에서도 저산소증 없이 비행이 가능한 것입니다. 물론 비행 자체가 산소를 많이 소비하는 행동이기 때문에 매우 효율적인 호흡기가 필요한 것도 이유입니다. 공룡이 트라이아스기 말에 저산소 환경에서 본격적으로 번성하기 시작한 점과 공룡과 새가 같은 뿌리라는 점을 생각하면 공룡 역시 비슷한 방식으로 호흡했을 것이라고 보는 것이 합리적인 판단입니다.
그러나 남아공의 비트바테르스란트 대학교 (University of the Witwatersrand, Johannesburg)의 연구팀은 2016년 우연히 발견된 2억년 전 소형 초식 공룡인 헤테로돈토사우루스 (Heterodontosaurus tucki)의 완벽한 골격 화석을 상세히 분석해 의외의 사실을 확인했습니다. 이 골격 표본은 역대 가장 완벽한 공룡 화석 중 하나로 프랑스에 위치한 ESRF(European Synchrotron Radiation Facility)의 강력한 싱크로트론으로 분석됐습니다. 이는 표본을 파괴하지 않고 초고해상도 CT로 내부를 3차원적으로 들여다본 것과 같습니다.
헤테로돈토사우루스의 내부 장기와 골격을 분석한 결과 이 공룡은 노처럼 생긴 갈비뼈와 작고 이쑤시게 같은 뼈를 이용해서 복부와 흉곽을 움직이는 방식으로 숨을 쉬었습니다. 이는 가슴 근육을 비행에만 사용하고 숨쉬는데는 사용하지 않은 조류와 다른 것입니다. 조류는 기낭을 통해 공기를 순환시키기 때문에 폐는 거의 움직이지 않습니다. 공룡은 이와 다른 방식으로 호흡했다는 증거입니다.
헤테로돈토사우루스는 조반목 (Ornithischian)에 속하는 가장 오래된 공룡 중 하나입니다. 이번 연구는 조반목에 속하는 공룡들이 같은 방식으로 호흡했다는 점을 시사하지만, 모든 공룡이 그렇지는 않았을 가능성이 있습니다. 현생 조류에 가장 가까운 수각류 공룡의 경우는 어떠했을지 궁금합니다.
참고
https://phys.org/news/2021-07-fossil-evolution-dinosaurs.html
https://en.wikipedia.org/wiki/Heterodontosaurus
Viktor J Radermacher et al, A new Heterodontosaurus specimen elucidates the unique ventilatory macroevolution of ornithischian dinosaurs, eLife (2021). DOI: 10.7554/eLife.66036
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