(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)
(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)
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
우리가 지금 이 순간 내뱉고 들이마시는 호흡의 방식이 사실 3억 년 전부터 시작되어 지금까지 이어져 온 생명의 유산이라는 사실이 새삼 놀라워지는 연구입니다.
참고
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
Journal information: Nature
https://phys.org/news/2026-04-oldest-million-year-mummy-reveals.html
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