기본 콘텐츠로 건너뛰기

초기 척추동물의 진화를 보여준 신종 무악류, 유악류 화석



 

(Life reconstruction of Fanjingshania renovata. Credit: Zhang Heming)

​



(Fragment of the pectoral dermal skeleton (part of a pectoral spine fused to shoulder girdle plate) of Fanjingshania renovata shown in ventral view. Credit: Andreev, et al.)

​

​

중국에서 발견된 고생대 물고기들이 척추동물 진화의 중요한 빈자리를 채울 수 있는 결정적인 정보를 제공했습니다. 현재의 척추동물은 척삭동물에서 갈라져 나온 후 턱이 없는 가장 원시적인 물고기인 무악류로 진화했습니다. 무악류는 현재도 먹장어나 칠성장어 같은 후손을 남겼습니다. 무악류에서 턱이 있는 현대적인 척추동물인 유악류가 진화했는데, 사람을 포함해 현재 대부분의 척추동물이 여기에 속합니다.

​

​

하지만 초기 무악류에서 구체적으로 어떤 과정을 거쳐 초기 유악류와 현생 척추동물이 진화했는지는 확실치 않은 부분이 많았습니다. 최근 중국에서 온전한 형태로 발견된 극어류 (acanthodian)의 화석은 여기에 댜한 중요한 정보를 제공하고 있습니다.

​

​

극어류는 연골어류와 경골어류의 특징을 공유하는 가장 오래된 유악류로 주로 데본기에 화석이 발굴됐습니다. 하지만 중국에서 발견된 판징샤니아 레노바타(Fanjingshania renovata)는 이보다 앞선 실루리아기 전반기에 등장한 고대 극어류입니다. 대략 4억 3900만년 전 지층에서 발견된 판징샤니아는 골격이 잘 보존된 화석 가운데 가장 오래된 유악류의 화석으로 유악류 진화에 대한 중요한 실마리를 제시하고 있습니다.

​

​

가시 상어 (spiny shark)라고도 불리는 극어류는 사실 상어의 직접 조상이기보다는 오래된 조상 그룹에 속하는데, 주로 어께 부분에 해당되는 앞지느러미 주변에 비늘이 뼈처럼 석회화가 이뤄지고 여기에 가시처럼 보이는 지느러미가 있는 것이 특징입니다.

​

(Fanjingshania renovate. Credit: IVPP)

​

​

연구팀은 판징샤니아의 골격과 석화된 비늘 화석을 면밀히 검토해서 이 고대 어류가 가장 오래된 연골 어류의 조상일 가능성을 제시했습니다. 이들이 이전 생각보다 상어류의 실제 조상에 가까운 것입니다. 연골 어류의 가장 원시적인 형태가 이 시기 등장했다면 경골어류나 사라진 판피류의 공통 조상은 더 오래된 오르도비스기에 등장했을 것으로 예상됩니다.

​

​



(Life reconstructions of the fossil Tujiaaspis vividus. Credit: Qiuyang Zheng)

​



(The holotype specimen of the fossil Tujiaaspis vividus from 436 million year old rocks of Hunan Province and Chongqing, China. Credit: Zhikun Gai)

​



(Computed fluid dynamic simulations of the flow of water over a digital model of Tujiaaspis vividus, viewed from above. Credit: Zhikun Gai)

​



(3D reconstruction of Tujiaaspis vividus. Credit: YANG Dinghua)

​

​

하지만 비슷한 시기에는 아직 턱이 없는 무악류도 번성을 누리고 있었습니다. 4억 3600만년 전 민물에서 살았던 투지아스피스 비비두스 (Tujiaaspis vividus)는 갈레아스피다 (galeaspida)라는 원시적인 무악류의 일종으로 마치 투구게 같이 생긴 삼각형 혹은 원형 머리에 물고기의 몸통과 꼬리가 붙어 있는 형태입니다.

​

​

그런데 갈레아스피다의 화석이 수천 개가 발견되어도 대부분 단단한 머리 부분만 화석으로 남아 나머지 지느러미와 몸통의 구조는 지금까지 미스터리로 남아 있었습니다. 이번에 중국에서 발견된 화석은 놀라울 정도로 완전한 형태를 지니고 있어 초기 척추동물 지느러미의 진화에 대한 결정적인 증거를 제시하고 있습니다.

​

(Tujiaaspis vividus. Credit: IVPP / Chinese Academy of Sciences)

​

사지 동물의 네 다리는 가슴과 골반에 있는 지느러미에서 유래했다고 보고 있습니다. 그리고 과학자들은 발생학적 연구를 통해 이 두 쌍의 지느러미가 사실 머리부터 꼬리까지 이어진 하나의 지느러미 주름 (fin-fold)에서 진화했던 것으로 추정했습니다. 하지만 실제 화석상의 증거는 없었습니다.

​

​

이번에 발견된 투지아스피스는 바로 이 증거를 제시했다는 점에서 큰 의의가 있습니다. 삼각형의 독특한 머리 뒤에 몸의 양 옆으로 따라 주름이 잘 보존되어 있는데, 이는 유체 역학적으로 저항을 줄이고 물속을 잘 움직일 수 있게 도와주는 구조물이었을 것입니다. 하지만 결국 거대한 삼각형 머리는 저항이 크기 때문에 속도가 느릴 수밖에 없습니다. 시간이 지나면서 머리는 작아지고 지느러미가 앞 뒤로 구분되면서 빠르고 민첩한 물고기로 진화했을 것입니다.

​

​

사실 초기 척추동물의 진화는 아직도 배일에 가려 있는 부분이 많습니다. 하지만 이렇게 새로운 화석을 통해 퍼즐의 빈자리를 채워나가다 보면 언젠가 우리는 척추동물 진화의 완전한 그림을 갖게 될 것입니다.

​

​

참고

​

https://phys.org/news/2022-09-ancient-shark-china-humans-oldest.html

​

https://en.wikipedia.org/wiki/Acanthodii

​

https://phys.org/news/2022-09-dead-fish-life-evolutionary-fins.html

​

https://en.wikipedia.org/wiki/Galeaspida

​

Spiny chondrichthyan from the lower Silurian of South China, Nature (2022). DOI: 10.1038/s41586-022-05233-8

​

Zhikun Gai et al, Galeaspid anatomy and origin of vertebrate paired appendages, Nature (2022). DOI: 10.1038/s41586-022-04897-6 www.nature.com/articles/s41586-022-04897-6

​

라벨:

댓글

댓글 쓰기

이 블로그의 인기 게시물

세상에서 가장 큰 벌

( Wallace's giant bee, the largest known bee species in the world, is four times larger than a European honeybee(Credit: Clay Bolt) ) (Photographer Clay Bolt snaps some of the first-ever shots of Wallace's giant bee in the wild(Credit: Simon Robson)  월리스의 거대 벌 (Wallace’s giant bee)로 알려진 Megachile pluto는 매우 거대한 인도네시아 벌로 세상에서 가장 거대한 말벌과도 경쟁할 수 있는 크기를 지니고 있습니다. 암컷의 경우 몸길이 3.8cm, 날개너비 6.35cm으로 알려진 벌 가운데 가장 거대하지만 수컷의 경우 이보다 작아서 몸길이가 2.3cm 정도입니다. 아무튼 일반 꿀벌의 4배가 넘는 몸길이를 지닌 거대 벌이라고 할 수 있습니다.   메가칠레는 1981년 몇 개의 표본이 발견된 이후 지금까지 추가 발견이 되지 않아 멸종되었다고 보는 과학자들도 있었습니다. 2018년에 eBay에 표본이 나왔지만, 언제 잡힌 것인지는 알 수 없었습니다. 사실 이 벌은 1858년 처음 발견된 이후 1981년에야 다시 발견되었을 만큼 찾기 어려운 희귀종입니다. 그런데 시드니 대학과 국제 야생 동물 보호 협회 (Global Wildlife Conservation)의 연구팀이 오랜 수색 끝에 2019년 인도네시아의 오지에서 메가칠레 암컷을 야생 상태에서 발견하는데 성공했습니다.   메가칠레 암컷은 특이하게도 살아있는 흰개미 둥지가 있는 나무에 둥지를 만들고 살아갑니다. 이들의 거대한 턱은 나무의 수지를 모아 둥지를 짓는데 유리합니다. 하지만 워낙 희귀종이라 이들의 생태에 대해서는 거의 알려진 바가 없습니다.  (동영상)...
댓글 쓰기
자세한 내용 보기

몸에 철이 많으면 조기 사망 위험도가 높다?

 철분은 인체에 반드시 필요한 미량 원소입니다. 헤모글로빈에 필수적인 물질이기 때문에 철분 부족은 흔히 빈혈을 부르며 반대로 피를 자꾸 잃는 경우에는 철분 부족 현상이 발생합니다. 하지만 철분 수치가 높다는 것은 반드시 좋은 의미는 아닙니다. 모든 일에는 적당한 수준이 있게 마련이고 철 역시 너무 많으면 여러 가지 질병을 일으킬 수 있습니다. 철 대사에 문제가 생겨 철이 과다하게 축적되는 혈색소증 ( haemochromatosis ) 같은 드문 경우가 아니라도 과도한 철분 섭취나 수혈로 인한 철분 과잉은 건강에 문제를 일으킬 수 있습니다. 하지만 높은 철 농도가 수명에 미치는 영향에 대해서는 잘 알려지지 않았습니다.   하버드 대학의 이야스 다글라스( Iyas Daghlas )와 임페리얼 칼리지 런던의 데펜더 길 ( Dipender Gill )은 체내 철 함유량에 영향을 미치는 유전적 변이와 수명의 관계를 조사했습니다. 연구팀은 48972명의 유전 정보와 혈중 철분 농도, 그리고 기대 수명의 60/90%에서 생존 확률을 조사했습니다. 그 결과 유전자로 예측한 혈중 철분 농도가 증가할수록 오래 생존할 가능성이 낮은 것으로 나타났습니다. 이것이 유전자 자체 때문인지 아니면 높은 혈중/체내 철 농도 때문인지는 명확하지 않지만, 높은 혈중 철 농도가 꼭 좋은 뜻이 아니라는 것을 시사하는 결과입니다.   연구팀은 이 데이터를 근거로 건강한 사람이 영양제나 종합 비타민제를 통해 과도한 철분을 섭취할 이유는 없다고 주장했습니다. 어쩌면 높은 철 농도가 조기 사망 위험도를 높일지도 모르기 때문입니다. 그러나 임산부나 빈혈 환자 등 진짜 철분이 필요한 사람들까지 철분 섭취를 꺼릴 필요가 없다는 점도 강조했습니다. 연구 내용은 정상보다 높은 혈중 철농도가 오래 유지되는 경우를 가정한 것으로 본래 철분 부족이 있는 사람을 대상으로 한 것이 아니기 때문입니다. 낮은 철분 농도와 빈혈이 건강에 미치는 악영향은 이미 잘 알려져 있기 때문에 철...
댓글 쓰기
자세한 내용 보기

인슐린 주사 일주일에 한 번만 맞아도 된다?

   당뇨병은 관리가 까다로운 만성 질병 중 하나입니다. 특히 인슐린 주사가 필요한 경우에는 더 관리가 어렵습니다. 하루에 주사를 몇 번씩 맞아야 하면 찌르는 것도 고통이고 실수로 건너뛰거나 용량을 실수하는 경우도 드물지 않습니다. 특히 고령 환자의 경우 더 위험할 수 있습니다. 이런 문제를 극복하기 위해 여러 제약 회사들이 새로운 투여 방법과 인슐린 제제를 내놓고 있습니다.   최근 2상 임상 시험을 마친 노보 노디스크 ( Novo Nordisk )의 인슐린 아이코덱 ( icodec )은 일주일에 한 번 투여하는 장시간 인슐린 제제입니다. 아이코덱은 효소에 의해 분해되는 것을 막는 변형 인슐린 분자로 혈액에서 알부민과 결합해 서서히 분리되기 때문에 한 번 주사로도 일주일이나 효과를 유지할 수 있습니다.   하지만 이렇게 장시간 작용하는 인슐린 제제의 경우 환자의 식사나 운동 같은 상황 변화에 인슐린 농도가 적절하게 유지되지 않을 가능성이 있습니다. 이번 2상 임상시험에서는 247명의 당뇨 환자를 두 그룹으로 나눈 후 실험군은 일주일에 한 번씩 아이코덱을 투여받고 매일 위약을 투여받았습니다. 그리고 대조군은 반대로 일주일에 한 번씩 위약을 투여받고 하루에 한 번씩 장시간 인슐린 제제인 란투스 (Lantus, glargine) 100U을 투여받았습니다.   26주에 걸친 임상 실험 결과 하루에 한 번 란투스를 투여받은 그룹이나 일주일에 한 번 아이코덱을 투여받은 그룹에서 특별한 합병증 차이를 발견할 수 없었습니다. 혈당 조절의 지표인 당화 혈색소 (HbA1c) 농도 역시 아이코덱 그룹에서 1.33% 감소한 반면 란투스 그룹에서 1.15% 정도 감소해서 큰 차이는 없었습니다. 그렇다면 하루에 한 번 투여하는 대신 일주일에 한 번 투여하는 것이 더 편리하고 실수로 두 번 투여하거나 건너 뛸 위험성이 적을 것입니다. 이 연구 결과는 뉴잉글랜드 저널 오브 메디슨 ( New England Journal...
댓글 쓰기
자세한 내용 보기