두족류 부력 조절 시스템의 진화를 보여준 초기 캄브리아기 화석

 

(Hypothesized life reconstruction of Eoceras gen. nov. Credit: Yang Dinghua)

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(Preservation types of Eoceras gen. nov. from the Cambrian Shuijingtuo Formation. Credit: NIGPAS)

(Overall out morphology and inner anatomy of the shell of Eoceras. Credit: NIGPAS)

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물에 사는 생물들은 부력 덕분에 큰 체중도 쉽게 지탱할 수 있지만 다양한 수심에서 해엄치기 위해서는 부력을 조절해야 하는 문제가 있습니다. 특히 이 문제는 단단한 껍데기를 지닌 초기 원시적인 두족류인 암모나이트, 앵무조개류의 조상에서 더 심각했을 것입니다.

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이들은 단단한 껍데기를 지닌 채 헤엄치기 위해 내부에 여러 개의 격벽을 만들고 그 안에 공기와 물을 주입하는 방식으로 부력을 조절했습니다. 따라서 초기부터 격벽을 지닌 껍데기와 수관 (Siphuncle, 연실세관) 같은 복잡한 구조를 진화시킨 것으로 보입니다.

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이 가운데 껍데기 방을 관통하는 관인 수관은 물이나 기체를 채워 부력을 조절할 수 있기 때문에 시스템의 핵심입니다. 수관은 두족류를 다른 연체동물과 구별하는 중요한 진화적 혁신이지만, 화석 기록이 부족해서 수관의 자세한 진화 과정은 아직 명확히 밝혀지지 않았습니다.

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중국과학원 난징 지질고생물학연구소의 판빙 박사(Dr. Pan Bing of the Nanjing Institute of Geology and Palaeontology, Chinese Academy of Sciences)는 창안대학교 궈쥔펑 교수(Prof. Guo Junfeng of Chang'an University)의 지도 하에 중국, 영국, 미국 연구진과 협력하여 중국 남부의 약 5억 2천만 년 된 수이징투오 지층(Shuijingtuo Formation)에서 새로운 화석 종인 에오세라스 산시엔세(Eoceras shaanxiense)를 발견했습니다.

유전자 분석을 통한 추정으로는 두족류가 캄브리아기 초기에 다른 연체동물과 갈라져 나왔습니다. 하지만 현재까지 발견된 가장 오래된 두족류 화석인 플렉트로노케라스 캄브리아(Plectronoceras cambria)는 캄브리아기 후기로 시기적으로 맞지 않았습니다. 따라서 이보다 더 앞선 시기의 초기 두족류가 있을 것으로 생각되어 왔습니다.

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연구팀은 초기 캄브리아기 수이징투오 지층의 작은 껍데기 화석을 분석해 이 가운데 32개의 에오세라스 표본을 확인하고 이것이 초기 두족류라는 결론을 내렸습니다. 연구팀은 주사전자현미경(SEM)과 마이크로컴퓨터단층촬영(micro-CT)을 이용하여 다양한 유형의 인산화 처리를 통해 보존된 표본을 조사하고, 신종의 전체적인 외부 형태와 내부 해부학적 구조를 재구성했습니다.

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이에 따르면 에오케라스는 크기가 수 밀리미터에 불과하며, 직원추형 껍데기, 비스듬한 입구 가장자리, 여러 개의 격벽, 그리고 미세한 관을 통해 격벽들을 연결하는 것으로 보이는 복측에 위치한 마디진 관을 가지고 있습니다. 연구팀은 에오케라스의 내부 구조를 전형적인 수관을 가진 두족류의 구조와 종합적으로 비교한 결과, 에오케라스의 마디진 관이 후대의 두족류에서 볼 수 있는 수관이라는 결론을 내렸습니다. 5억 2천만 년 전 부력을 조절한 초기 수관 시스템을 찾아낸 것입니다.

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연구팀에 따르면 초기 두족류는 직각 원뿔형 껍데기와 여러 개의 격벽을 특징으로 하는 분류군에서 유래했습니다. 그 이후 두족류는 직각 원뿔형 껍데기 내부에 밀폐된 분절형 수관을 진화시켰고 마지막으로 격벽으로 이루어진 목과 연결 고리를 가진 진정한 수관을 진화시켰습니다.

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에오케라스는 원시적이고 단순한 부력 조절 체계 때문에 다양한 수심에서 활동하지 못하고 주로 바닥에서 기어다니면서 생활을 했을 것으로 추정됩니다. 다만 화석의 껍데기 부분은 확실하나 연체동물의 핵심인 부드러운 몸 구조에 대한 정보가 부족해 앞으로 추가적인 연구가 필요합니다.

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아무튼 이번 연구는 두족류 진화의 초기 일어버린 고리를 찾았다는 점에서 의의가 있습니다.

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참고

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Junfeng Guo, Earliest siphuncle-bearing cephalopod from the early Cambrian, Nature (2026). DOI: 10.1038/s41586-026-10868-y. www.nature.com/articles/s41586-026-10868-y

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https://phys.org/news/2026-07-early-cambrian-fossil-uncovers-key.html