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공룡 조직과 세포는 어떻게 화석으로 보존됐을까?



 (Microscopy images of "soft tissues" isolated from bones of the Cretaceous dinosaur Brachylophosaurus canadensis (MOR 2598 and GPDM 328), along with extant Struthio camelus analogs. (A) Light microscope image of extant S. camelus osteocytes (bone cells). Cells were stained with 1% toluidine blue to aid visualization. Unstained, the extant osteocytes were observed to be transparent. (B) Light microscope image of a structure morphologically consistent with an osteocyte isolated from MOR 2598. Numerous filipodia are observed branching from the structure. (C) Blood vessels isolated from an extant S. camelus long-bone, with some collagenous matrix still attached. Anastomosing structure is observable. (D) Light microscope image of a structure consistent with "blood vessels" from GPDM 328. A hollow, bifurcating, tubular structure is observable. Credit: Earth-Science Reviews (2023). DOI: 10.1016/j.earscirev.2023.104367)

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마리 슈바이처 (Mary Schweitzer)와 그녀의 동료들은 2004년 놀랍게도 티라노사우루스 렉스의 화석화된 조직을 확인했습니다. 이후 과학자들은 일부 조직만이 아니라 세포도 화석이 되어 보존될 수 있다는 사실을 발견했습니다.

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당연히 과학자들은 세포처럼 작고 썩기 쉬운 물질이 형태를 간직한 채 화석이 될 수 있는지 의아해 했습니다. 이를 설명하는 가장 대표적인 가설은 교처 연결 (crosslinking) 가설입니다.

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오늘날 우리가 조직을 포름알데히드로 고정해 상하지 않게 만드는 것처럼 생분자들의 교차 연결을 통해 자연적인 세포 및 조직 고정이 일어났다는 것입니다. 노스 캐롤라이나 주립 대학의 랜든 앤더슨 (Landon Anderson, doctoral candidate at NC State)이 이끄는 연구팀은 이런 조직 고정 과정에 철에 의한 산화가 큰 역할을 했다고 보고 있습니다.

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철은 헤모글로빈을 비롯한 여러 생물 분자에 흔히 들어 있는 물질로 산화 과정에서 자유 라디컬을 통해 생물 분자의 교차 연결을 촉진해 세포와 조직이 상하지 않고 그 형태를 유지한 채 화석화되는 과정을 돕는 것으로 보입니다.

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두 번째 가설은 틴수화물과 지질에 흔한 카르보닐 (carbonyl) 그룹 분자에 의한 교차 연결입니다. 카르보닐기가 지닌 탄소가 부패 과정에서 자유 산소를 끌어들여 교차 연결을 통해 조직과 세포를 고정할 수 있다는 이야기입니다.

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과학자들은 이것이 이야기의 전부가 아닐 수 있다고 보고 있습니다. 아직 모르는 여러 가지 기전과 환경 조건이 조직과 세포의 형태를 유지한 채 화석이 되도록 도와줄 것입니다. 이 과정에 대한 이해가 높아지면 어떤 화석에서 조직과 세포를 확인할 수 있을지 예측할 수 있습니다. 최신 기술을 통해 과학자들은 고대 생물의 세포와 조직을 더 쉽게 연구하고 이들에 대해 더 깊이 이해할 수 있을 것입니다.

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참고

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https://phys.org/news/2023-05-dinosaur-tissues-deep.html

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Landon A. Anderson, A chemical framework for the preservation of fossil vertebrate cells and soft tissues, Earth-Science Reviews (2023). DOI: 10.1016/j.earscirev.2023.104367

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