캄브리아기 대폭발 당시 산소 농도 증가는 크지 않았다

 

(Fossil specimen of Opabinia regalis from the Burgess shale on display at the Smithsonian in Washington, D.C. Credit: Smithsonian Institution.)

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지구에 있는 대부분의 동물문은 수억 년에 걸쳐서 하나씩 등장한 게 아니라 고생대의 첫 시기인 캄브리아기에 한꺼번에 등장했습니다. 왜 그랬는지는 지금도 논쟁의 대상이 되고 있지만, 당시 대기 중 농도가 높아진 산소가 중요한 역할을 했다는 가설이 유력합니다. 복잡한 다세포 동물은 많은 산소를 필요로 하기 때문입니다.

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상당히 그럴 듯한 가설이긴 하지만, 최근 캄브리아기가 시작할 무렵의 산소 농도는 생각보다 빠르게 올라가진 않았다는 증거가 늘어나고 있습니다. 이 문제를 해결하기 위해 모인 국제 과학자 컨소시엄은 약간의 산소 농도 증가만으로도 캄브리아기 대폭발을 설명할 수 있다는 연구 결과를 발표했습니다.

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사우스햄프턴 대학의 리차드 스톡키 박사 (Dr. Richard Stockey , a paleobiologist at the University of Southampton)가 이끄는 연구팀은 전 세계 각 지역에서 채취한 캄브리아기와 그 전 시대의 해양 지층에 있는 우라늄 및 몰리브덴의 농도를 측정했습니다. 당시 산소 농도가 지금처럼 높았다는 가설이 맞다면 바다에서 형성된 해양 지층 역시 산소 농도가 높아져서 무거운 원소의 농도에 영향을 주기 때문입니다.

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연구 결과 과학자들은 지구 대기 중 산소 농도가 현대 수준에 이른 것은 4억 년 전부터라는 결론을 얻었습니다. 캄브리아기가 시작된 5억 4천만 년 전 얕은 바다의 산소 농도 증가는 생각보다 크지 않았다는 이야기입니디.

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하지만 이 시기 초기 동물들은 몸집이 작았기 때문에 지금보다 낮은 산소 농도에도 적응할 수 있었을 것입니다. 연구팀은 약간의 산소 농도 증가와 함께 먹이, 온도 같은 다양한 요소가 캄브리아기 대폭발이라고 부르는 수많은 동물문의 탄생을 촉진한 것으로 보고 있습니다.

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5억년 전 발생한 캄브리아기 대폭발은 현재의 지구 동물문이 대부분이 한꺼번에 등장한 역사적 사건이었습니다. 이 사건 없이는 우리도 없었을 것이기 때문에 과학자들은 그 이유를 밝히기 위해 연구를 계속하고 있습니다.

참고

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https://phys.org/news/2024-07-small-earth-oxygen-huge-evolutionary.html

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Richard G. Stockey et al, Sustained increases in atmospheric oxygen and marine productivity in the Neoproterozoic and Palaeozoic eras, Nature Geoscience (2024). DOI: 10.1038/s41561-024-01479-1

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