(Habitus, thoracic and abdominal outgrowths of larvae of Palaeodictyoptera and Carbotriplurida. a Rochdalia parkeri (Palaeodictyoptera), habitus in dorsolateral view, No. MM L.11464 Manchester Museum coll., UK; b Idoptilus sp. (Palaeodictyoptera), habitus in dorsolateral view, GLAHM A.2680a Hunterian Museum, University of Glasgow, UK coll.; c–e Carbotriplura kukalovae, habitus in dorsal view, Museum of Czech Karst coll. Beroun, Czech Republic; d detail of thoracic lateral outgrowths, e detail of abdomen with lateral outgrowths. Scale bars are a, b = 5 mm; c = 10 mm. Credit: Communications Biology (2023). DOI: 10.1038/s42003-023-05568-6)
곤충의 특징 중 하나는 날개입니다. 물론 날개가 퇴화된 경우도 많지만, 곤충은 날개 덕분에 작은 몸집에도 불구하고 먼 거리를 이동할 수 있게 되면서 지구 생태계에서 우세를 차지할 수 있었습니다. 하지만 과학자들은 이 날개가 정확히 어떤 장기에서 진화했는지 밝혀내지는 못했습니다. 곤충의 조상 역시 척추동물의 조상처럼 물에서 진화해 뭍으로 이동한 만큼 아가미에서 진화했다는 주장도 있었지만, 결정적인 증거는 확인하기 어려웠습니다.
체코 과학원 생물학 센터 (Biology Centre of the Czech Academy of Sciences (BC CAS))의 과학자들은 독일의 과학자들과 함께 독일 니더 작센에서 발견된 석탄기 곤충 화석을 분석했습니다. 이 화석은 팔레오딕티옵테라(Palaeodictyoptera)라는 멸종된 중대형 고대 곤충으로 성체는 현재의 잠자리처럼 큰 두 쌍의 날개를 지니고 있었습니다.
연구팀이 발견한 화석은 그 유충인데, 현재의 잠자리와 마찬가지로 팔레오틱티옵테라는 유충 시기엔 물속에서 살다가 성체가 되면 하늘을 날았던 것으로 보입니다. 중요한 점은 유충의 아가미가 배쪽으로 돋아 있고 등쪽에는 날개가 될 것으로 보이는 구조물이 비슷한 형태로 3쌍 돋아 있다는 것입니다. 이는 사실 날개가 아가미가 변형된 것이라는 기존의 가설을 지지하는 결과로 보입니다.
아마 초기 곤충의 날개는 조류의 날개처럼 실제로 비행하기 위한 것이 아니었을 것입니다. 그러다가 글라이더 비행에 유리하다는 점 덕분에 점점 더 커지게 되고 나중에는 날개짓을 할 수 있는 기능까지 추가되어 지금과 같은 날개로 진화하게 되었을 것입니다. 하지만 이 과정이 석탄기 이전에 이미 끝나서 3억 년 이전의 날개 진화 과정을 추론할 수 있는 화석이 많지 않은 것이 문제입니다. 이번 연구는 그런 점에서 흥미로운 증거를 제시하고 있습니다.
참고
https://phys.org/news/2024-01-evidence-insect-wings-evolved-gills.html
Jakub Prokop et al, Thoracic and abdominal outgrowths in early pterygotes: a clue to the common ancestor of winged insects?, Communications Biology (2023). DOI: 10.1038/s42003-023-05568-6
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