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2억 8900만 년 전 가장 오래된 양막류의 호흡기 발견

 


(The 289-million-year-old reptile Captorhinus in its death pose in a cave system. Oil seepages, hyper-mineralized water, and fine clays in this cave made it an ideal environment for mummification and fossilization of soft tissues like skin, cartilage, and protein remnants. Credit: Artwork: Dr. Michael DeBraga)

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(Illustrated whole body skeletal diagram in left side view depicting the cartilaginous components in yellow that are described for the first time in this study. Credit: Nature (2026). DOI: 10.1038/s41586-026-10307-y)

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(a) photo of the specimen encased in rock; b) nCT digital rendering showing the skeleton and cartilages including sternum and sternal ribs; c) illustrated diagram of Captorhinus aguti. Arrow points towards where the head would be. Credit: Nature (2026). DOI: 10.1038/s41586-026-10307-y)

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고생대 초기, 육상으로 진출한 사지동물(Tetrapods)의 조상들은 상당 기간 물가 근처에 머물러야 했습니다. 당시 이들의 호흡 기관은 아직 미성숙하여 피부 호흡에 크게 의존했을 뿐만 아니라, 알 역시 건조한 육지 환경에서 살아남기 어려웠기 때문입니다. 이후 폐가 발달하고 알을 보호하는 막인 양막(amnion)이 등장하면서, 석탄기에 이르러 비로소 본격적인 육상 척추동물의 시대가 열렸습니다.

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하지만 오랜 시간 동안 과학계에는 풀리지 않는 의문이 있었습니다. 폐와 같은 연조직이나 주변의 연골은 화석으로 남기 매우 어렵기 때문에, 초기 양막류(Amniotes)가 정확히 어떤 방식으로 호흡했는지 명확히 알 수 없었던 것입니다.

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최근 토론토 대학교의 에단 무니(Ethan Mooney, 로버트 라이츠 교수의 Robert R. Reisz Lab 소속)와 동료들은은 초기 양막류의 호흡 방식을 밝혀낼 결정적인 단서를 찾아냈습니다. 연구팀은 약 2억 8,900만 년 전 페름기에 살았던 작은 파충류 화석을 정밀 분석했습니다.

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이 화석은 오클라호마주의 리처드스 스퍼(Richards Spur) 동굴 시스템에서 발견된 것으로, 매우 완벽한 보존 상태를 자랑하는 '미라(Mummy)' 화석입니다. ‘캡토리누스 아구티(Captorhinus aguti)’라고 명명된 이 개체는 크기는 불과 몇 센티미터에 불과하지만, 뼈뿐만 아니라 입체적인 피부 조직, 석회화된 연골, 그리고 기존 기록보다 무려 1억 년이나 앞선 단백질 잔해까지 포함하고 있습니다.

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리처드스 스퍼 지역은 고생대 후기 육상 척추동물의 화석이 매우 풍부한 곳으로 과거 석유 유출로 인한 탄화수소 성분과 산소가 차단된 진흙층 등 독특한 지질학적 환경 덕분에, 뼈뿐만 아니라 피부와 연골까지 마치 죽은 직후의 모습 그대로(팔을 몸 아래로 접은 채) 3차원으로 보존될 수 있었습니다.

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연구팀은 화석을 손상시키지 않고 내부를 관찰하기 위해 호주로 표본을 가져가 중성자 컴퓨터 단층 촬영(nCT, neutron computed tomography)을 시행했습니다. nCT 촬영 결과, 이 작은 파충류의 뼈와 내장 구조가 피부 조직 아래까지 정교하게 복원되었습니다. 특히 연구팀은 발견된 세 개의 캡토리누스 화석 중 하나에서 분절된 흉골 연골, 흉골 갈비뼈, 중간 갈비뼈, 그리고 흉곽과 어깨뼈를 연결하는 특수 구조물을 확인했습니다. 이는 화석 기록상 최초로 관찰된 것으로, 초기 양막류의 완전한 호흡 기관을 재구성할 수 있는 핵심 열쇠가 되었습니다.

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연구 결과, 캡토리누스는 단순한 피부 호흡이 아닌 '늑골 흡인 호흡(Costal aspiration breathing)'을 사용했음이 밝혀졌습니다. 이는 갈비뼈 사이의 근육을 이용해 흉강을 확장·수축시킴으로써 공기를 폐 깊숙이 빨아들이는 강력한 방식입니다. 이 메커니즘을 통해 캡토리누스는 더 많은 산소를 흡입하고 이산화탄소를 효율적으로 배출할 수 있었습니다.

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이러한 호흡 방식은 이미 약 3억 년 전 양막류 사이에서 보편적인 방식으로 자리 잡았으며, 이후 진화한 파충류, 조류, 포유류를 포함한 오늘날의 양막류에게 계승되었습니다. 아마도 3억 년 전 석탄기 말에 다양한 파충류와 포유류의 조상이 등장했고 호흡 시스템이 고도화되면서 페름기에 다양한 적응 방산이 이뤄졌을 것이라는 기존의 가설을 뒷받침하는 증거로 저널 네이처에 발표됐습니다.

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우리가 지금 이 순간 내뱉고 들이마시는 호흡의 방식이 사실 3억 년 전부터 시작되어 지금까지 이어져 온 생명의 유산이라는 사실이 새삼 놀라워지는 연구입니다.

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참고

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Robert Reisz, Mummified early Permian reptile reveals ancient amniote breathing apparatus, Nature (2026). DOI: 10.1038/s41586-026-10307-y. www.nature.com/articles/s41586-026-10307-y

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Journal information: Nature

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https://phys.org/news/2026-04-oldest-million-year-mummy-reveals.html

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