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캄브리아기 미스터리 절지동물도 탈피하며 성장했다.



 (Artistic reconstruction of the Burgess Shale concilitergan Helmetia expansa. Credit: Marianne Collins)

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(Holotype of Helmetia expansa USNM 83952, dorsal view. Credit: Jean-Bernard Caron and Sarah Losso)

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(Concilitergan diversity and relationships. A,Arthroaspis bergstroemi, MGUH 30382, from the early Cambrian (Stage 3) Sirius Passet, Greenland. B,Helmetia expansa, USNM 83952, from the mid-Cambrian (Wuliuan) Burgess Shale, Canada. C,Kuamaia lata, CJHMD 00064, from early Cambrian (Stage 3) Chengjiang, China. D,Tegopelte gigas, USNM 189201, from the mid-Cambrian (Wuliuan) Burgess Shale, Canada. E, simplified topology based on results from phylogenetic analyses herein which resolved Arthroaspis bergstroemi as an early-branching concilitergan. Credit: Jean-Bernard Caron and Sarah Losso)

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고생대 첫 번째 시기인 캄브리아기에는 현생 동물문의 대부분이 등장하며 생물 다양성이 극적으로 증가했습니다. 따라서 이 시기를 캄브리아기 대폭발이라고 부르고 있습니다. 하지만 사실 이 시기에는 현생 동물의 조상 뿐 아니라 정확한 분류를 알기 어려운 기괴한 생물들이 대거 등장했다가 사라지기도 했습니다. 과학자들은 후손 없이 사라진 이 고대 미스터리 동물들이 생물 진화과정에서 어떤 과정에 있는 동물인지 알기 위해 많은 연구를 진행했습니다.

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그 가운데 20세기 초 버제스 혈암군에서 처음으로 캄브리아기 생물군을 보고했던 찰스 둘리틀 월컷 (Charles Doolittle Walcott)이 1918년 보고한 헬멧티아 엑스판자(Helmetia expansa)도 있습니다. 이 동물은 아마도 멸종된 초기 절지동물군의 일부로 보고 있지만, 사실 현재까지 상세한 분석이 이뤄지지 않은 캄브리아기의 미스터리 생물입니다.

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하버드 대학의 박사후 연구원인 사라 로소(Sarah Losso, postdoctoral fellow in the Department of Organismic and Evolutionary Biology)와 동료들은 헬멧티아 화석 표본 36개를 분석해 5억 800만 년 전에 살았던 이 초기 절지동물의 미스터리를 파헤쳤습니다.

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연구팀에 따르면 헬멧티아는 외골격의 석회화가 전혀 이뤄지지 않은 초기 절지동물인 콘칠리터가(Conciliterga)라는 그룹에 속합니다. 이들은 삼엽충과 근연 관계이지만, 고생대 내내 번성한 삼엽충과 달리 초기에 잠시 나타났다가 사라진 원시 절지동물입니다.

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이번 연구에서 주목할만한 사실은 탈피 과정 중에 있는 화석 표본이 두 개나 발견되었다는 것입니다. 이들은 납작하고 투명한 몸으로 바다 밑을 기어다녔던 것으로 보이는데, 현생 절지동물만큼 단단한 외피를 지녔던 것은 아니지만, 그럼에도 탈피를 통해 외골격을 벗고 성장하는 기본 과정은 비슷하다는 것을 알 수 있습니다.

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흥미로운 부분은 헬멧티아가 탈피를 하면서 투구게 같이 몸이 앞쪽으로 빠져나온 다는 사실입니다. 반면 현생 게들은 대부분 뒤로 몸이 빠져나옵니다. 어느 쪽이 더 좋다기 보다는 아마도 몸 구조와 연관이 있을 것입니다. 이렇게 탈피를 거듭하면서 헬멧티아의 몸은 9-18cm 정도로 커졌는데, 당시 기준으로는 작지 않은 편입니다. 하지만 부드러운 외골격이 문제였는지 결국은 후손 없이 사라진 것으로 보입니다.

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하지만 이런 진화적 실험이 없었다면 지금 우리가 알고 있는 대부분의 생물이 진화할 수 없었을 것입니다. 따라서 이들의 진화 과정을 연구하는 것은 오늘 우리와 다른 생물의 탄생 과정을 이해하는 과정이기도 합니다.

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참고

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https://phys.org/news/2025-04-ancient-fossil-big-evolution-enigma.html

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

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Sarah R. Losso et al, Helmetia expansa Walcott, 1918 revisited – new insights into the internal anatomy, moulting and phylogeny of Conciliterga, Journal of Systematic Palaeontology (2025). DOI: 10.1080/14772019.2025.2468195

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