(Credit: Xinhua/China )
곤충은 절지동물 가운데 특히 육상에서 가장 성공한 분류로 6개 (3쌍)의 다리와 머리, 가슴, 배로 이어지는 세 개의 체절 구조를 지닌 절지동물입니다. 하지만 6개의 다리는 사실 육지로 상륙한 후에 얻어진 특징으로 수중에 있었던 곤충류의 오랜 조상은 더 많은 다리를 가졌던 것으로 보입니다.
중국과학원 남경고생물지질연구소(CAGS NIGPAS)의 차이 첸양(Cai Chenyang) 교수와 케임브리지 대학의 공동 박사과정생 에릭 티헬카(Erik Tihelka)을 포함한 중국,영국, 미국, 스페인의 국제 과학자팀은 3억 2400만 년 된 24개의 다리를 가진 곤충 Chosha praecursor를 저널 네이처에 발표했습니다.
이 화석은 미국 텍사스 주 서부의 마라톤 업라이프트(Marathon Uplift)에 있는 테스너스 지층(Tesnus Formation)의 석회질 점토석 공결석에서 발견됐습니다. 초기에는 다른 갑각류와 관련된 수중 생물의 유생으로 잘못 분류됐는데, 갑각류처럼 보이는 분절된 복부 부속기관 때문입니다. 물론 다리도 24개에 달했기 때문에 곤충으로 여겨지지 않은 것도 있었을 것입니다.
연구팀은 교차 편광 광학(cross-polarized light imaging)이라는 최신 기술을 사용하여 화석을 재분석했습니다.
이 기술은 반사광을 줄이고 미세한 구조를 더 잘 보이게 합니다. 그 결과 연구팀은 이 화석에서 곤충에 고유한 형태학적 특징인 3개의 분명한 흉절(thoracic segments), 3쌍의 보행 다리(6개 다리) 등을 발견했습니다. 여기에 난관(ovipositor)과 꼬리 실(caudal filament)이 확인되어 이 화석은 갑각류 유아가 아니라 성체 암컷 곤충임이 밝혀졌습니다.
C. praecursor는 3쌍의 흉부 다리에 9쌍의 복부 부속기관 다리를 지니고 있었습니다. 전자는 육지에서 보행하는 용도로 보이며 후자는 수중에서 헤엄치기 위한 것으로 반수생 곤충이었음을 시사합니다. 사실 곤충류는 갑각류에서 진화했거나 최소한 공통 조상을 지닌 것으로 생각되어 왔습니다.
곤충강을 포함하여 다리가 6개인 절지동물 문을 분류할 때 육각류(Hexapoda)로 부르는데, 육각류의 조상은 그보다 다리가 많은 갑각류의 조상과 캄브리아기나 오르도비스기에는 갈라졌다는 게 분자 시계 분석 결과입니다. 육각류이 최초 화석은 4억 500만 년 전으로 거슬러 올라갈 수 있습니다. 하지만 분명한 곤충화석은 석탄기 후기에나 풍부하게 나오는데, 대략 8000만 년 정도 공백이 있습니다. 그 사이 다리가 어떻게 6개로 줄어들면서 육상 생활에 적응하게 되었는지는 지금까지 베일에 가려 있었습니다.
C. praecursor 다시 연구한 덕분에 과학자들은 초기 곤충류의 조상이 사실 좀 늦게 육지로 상륙했으며, 상륙 과정에서 반수생 양서류적 과도기를 지녔다는 사실을 알아냈습니다. 그리고 후손에서는 6개의 흉부다리만 남고 복부 부속지는 소실되었는데, 이는 육지에서 움직이기 가장 적합한 숫자와 구조의 다리였기 때문일 것입니다. 이 연구는 복부 부속기관의 점진적 감소가 육지 적응의 핵심 진화적 혁신이었음을 확인시킨 연구로 평가됩니다.
흥미로운 부분은 왜 곤충의 조상이 다른 무척추동물이나 척추동물보다 늦게 육지로 나왔냐는 것입니다. 이에 대한 설명으로는 수온과 산소 농도 변화, 자원 부족, 새로운 생태적 지위를 차지하려는 시도 등이 있을 수 있습니다. 특히 석탄기에는 거대한 숲이 형성되며 무척추동물이든 척추동물이든 새롭게 개척할 생태적 지위가 넓었다는 점도 생각해야 할 것입니다.
아무튼 이렇게 육지로 상륙한 곤충의 조상은 좀 늦었지만, 사실상 가장 성공한 육상 동물이 됐습니다. 곤충은 100만 종에 달하며 종 수에서 다른 모든 동물종을 능가하고 있습니다. 늦게 시작했다고 해도 더 크게 성공할 수 있다는 것을 보여주는 흥미로운 사례가 아닐 수 없습니다.
참고
Tihelka, E., Vásquez, C., Engel, M.S. et al. Amphibious stem-insect sheds light on colonization of land. Nature (2026). https://doi.org/10.1038/s41586-026-10961-2
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