기본 콘텐츠로 건너뛰기

포유류형 귀의 진화는 2억 5천만 년 전에 시작됐다.

 


(Simulations showed that sound waves applied to the eardrum of Thrinaxodon (top) would have enabled it to hear much more effectively than through bone conduction alone (bottom). Credit: April I. Neander, Alec Wilken)



(Fossil specimen of the Thrinaxodon skull and jaw used for the study. Credit: Matt Wood)

​


(Zhe-Xi Luo (left) holds the fossil specimen of Thrinaxodon, while Alec Wilken (right) holds a 3D printed model of the inner ear of a modern opossum for comparison. Credit: Matt Wood)

​

​

포유류는 사지류 가운데 매우 진보한 신체 구조를 지니고 있습니다. 그중 하나는 바로 복잡한 귀로 직은 소리도 쉽게 듣고 거리까지 파악할 수 있습니다. 돌고래나 박쥐처럼 초음파를 이용한 반향정위 (echolocation)이 주로 포유류에서 진화한 것 역시 이런 맥락에서 이해할 수 있습니다.

​

포유류의 청각 기관은 소리를 모아 고막에 전달하는 외이 (outer ear), 고막에 붙은 세 개의 뼈를 통해 진동을 내이로 전달하는 중이 (middle ear), 그리고 전달된 진동을 달팽이관에서 분석해 청각을 느끼는 내이 (inner ear)의 세 부분으로 되어 있습니다. 과학자들은 본래 머리에 붙어 있던 고막이 안으로 들어가고 중이가 진화하게 된 것은 턱뼈가 진화한 결과라고 보고 있습니다. 그리고 이 진화는 2억 년 정도에 시작된 것으로 여겨 왔습니다.

​

시카고 대학의 대학원생인 알렉 윌켄 (Alec Wilken)과 지도 교수인 제-시 루 및 칼룸 로스 교수 (Zhe-Xi Luo, Ph.D., and Callum Ross, Ph.D., both Professors of Organismal Biology and Anatomy)는 2억 5천 만년 전 원시적인 포유류의 조상인 키노돈트 (Cynodont, 견치아목)에 화석을 분석해 포유류의 중이의 진화가 생각보다 전에 일어났다는 사실을 알아냈습니다.

​

연구팀이 분석한 화석은 2억 5천 만년 전 키노돈트인 트리낙소돈 리오리누스 (Thrinaxodon liorhinus)의 두개골입니다. 연구팀은 매우 잘 보존된 두개골을 파괴하지 않고 내부를 들여다보기 위해 고해상도 CT 스캔을 통해 내부를 3차원적으로 분석했습니다.

​

과학자들은 초기 키노돈트에서 고막이 형성되어 중이를 이루는 세 개의 뼈 (고막에 붙어 고막의 진동을 받는 망치뼈(Malleus), 망치뼈와 등자뼈 사이에서 진동을 전달하는 모루뼈(Incus), 가장 작으며, 내이의 난원창에 연결되어 달팽이관으로 진동을 전달하는 등자뼈(Stapes))와 붙어 있었다는 가설을 세웠습니다. 하지만 턱뼈의 진동 대신 턱 끝에 있는 고막의 전신이 되는 막의 진동을 감지했다는 가설은 입증하기 힘들었습니다. 확실한 외이도가 있는 것도 아니고 고막은 잘 보존되지 않는 약한 조직이기 때문입니다.

​

​

(동영상)

​

연구팀은 상세한 3D 모델과 시뮬레이션을 통해 트리낙소돈이 턱뼈에 있는 굽은 부분을 통해 진동을 더 효과적으로 감지할 수 있다는 점을 증명했습니다. (사진 참조) 물론 아직은 턱뼈의 진동도 함께 사용했지만, 트리낙소돈 같은 초기 포유류들은 고막과 중이를 진화시키면서 더 효과적으로 작은 소리를 들을 수 있게 됐습니다. 이는 상대적으로 작은 크기였던 중생대 포유류가 생존하는데 큰 도움이 되었을 것입니다.

​

중생대는 흔히 공룡의 시대라고 생각하지만, 사실 이 시기에 초기 포유류는 현대적인 포유류로 단계적으로 진화해 다음 시대를 준비하고 있었습니다. 기회는 준비된 자의 것이라고 하는데, 포유류가 기회를 잡을 수 있었던 것은 전 시대에 꾸준히 진화해 정교한 신체 구조를 완성한 덕분일 것입니다. 귀의 진화 역시 그중 하나였을 것입니다.

​

​

참고

​

​

https://phys.org/news/2025-12-analysis-thrinaxodon-fossils-uncovers-unexpectedly.html

​

Wilken, Alec T. et al, Biomechanics of the mandibular middle ear of the cynodont Thrinaxodon and the evolution of mammal hearing, Proceedings of the National Academy of Sciences (2025). DOI: 10.1073/pnas.2516082122. doi.org/10.1073/pnas.2516082122

​

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