4억 년 전 판피류의 씹는 법은 서로 달랐다?

 (미국 클리블랜드 자연사 박물관에 전시된 둔클레오스테우스 테렐리(D. terrelli)의 두개골과 흉추 체갑판 (표본번호 CMNH 5768) James St. John - Dunkleosteus terrelli (fossil fish) (Cleveland Shale Member, Ohio Shale, Upper Devonian; Rocky River Valley, Cleveland,)

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턱을 지닌 유악류의 등장은 척추동물의 역사를 바꿔 놓았습니다. 턱으로 먹이를 잡아먹을 수 있게 되면서 본격적으로 몸집을 키우고 강력한 포식자로 진화한 것인데, 유악류 가운데 가장 원시적 그룹이 바로 판피류입니다.

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판피류는 더 이전에 등장한 무악류인 갑주어와 종종 혼동되기도 하지만, 별개의 그룹으로 데본기 바다에서 한때 생태계를 지배했던 고대 어류입니다. 대표적인 판피류는 둔클레오스테오스로 고생대의 백상아리라고 할 수 있는 거대 포식자였습니다.

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(둔클레오스테오스에 대한 이전 설명 영상)

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이들은 특히 머리 부분이 단단한 갑옷 같은 판피로 무장하고 있습니다. 그리고 턱에는 이빨 대신 날카로운 골질판이 연결되어 다른 먹이를 부수는 강력한 칼날 역할을 합니다. 비혹 후손 없이 사라지긴 했으나 판피류는 당시 최상위 포식자자리까지 매우 성공적인 생물이었습니다. 이는 새로운 발명품인 날카롭고 튼튼한 턱 덕분이었을 것입니다.

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호주 플린더스 대학교 연구팀은 새로운 기술 조합을 사용하여 4억 년 전에 턱과 이빨을 진화시킨 최초의 척추동물인 판피어류가 현재 서호주 북부를 덮고 있던 이국적인 고대 산호초에서 어떻게 먹이를 사냥했는지 알아냈습니다. 연구팀은 컴퓨터 기반 시뮬레이션과 씹는 표면의 3차원 분석을 포함하는 새로운 유한 요소 해석 기법을 사용하여 3억 8500만 년 전 바다에서 판피어류 8종이 어떻게 먹이를 섭취했는지 재구성했습니다.

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분석 결과 앨리스 클레멘트 박사 (Dr. Alice Clement)와 동료들은 고대 판피류가 비슷한 외형에도 두 가지 다른 방식으로 먹이를 씹었다는 사실을 발견했습니다. 소형 종들은 넓고 납작한 분쇄판을 이용해 먹이를 통째로 부숴버렸지만, 대형 종들은 삼키기에는 너무 큰 껍질이나 갑옷으로 덮인 먹이를 꿰뚫고 부수는 무기 같은 이빨을 진화시켰습니다.

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연구팀에 따르면 판피어류는 하나의 아래턱뼈를 가지고 있지 않았습니다. 대신 턱이 연골로 지지되는 한 쌍의 뼈판으로 구성되어 있고, 그 표면은 넓은 으깨는 판부터 이빨과 같은 구조를 가진 날카로운 절단면까지 다양했습니다.

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사실 판피어류는 크기에 따라 완전히 다른 저작 도구를 사용했음에도 불구하고 모두 단단한 먹이를 물어뜯는 데 필요한 강력한 턱을 가지고 있었습니다. 다만 생김새는 달랐는데 가장 작은 종은 넓고 거의 특징이 없는 으깨는 판을 가지고 있었던 반면, 가장 큰 종은 매우 복잡하고 융기된 치아 표면을 가지고 있었습니다.

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이는 당시 흔했던 단단한 외피를 지닌 먹이를 먹기 위해 특화되었는지 아닌지에 따른 차이로 풀이됩니다. 작고 단단한 갑옷을 가진 먹이는 통째로 삼켜 넓고 납작한 덧판 사이에 넣어 으스러뜨릴 수 있었습니다. 하지만 큰 먹이는 먹기 전에 먼저 작은 조각으로 부숴야 했습니다. 이를 위해서는 갑옷을 뚫고 으스러뜨릴 수 있는 더욱 복잡한 치아 구조가 필요했습니다. 아마도 둔클레오테우스의 날카로운 면도날 같은 턱이 대표적인 경우였을 것입니다.

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한가지 더 흥미로운 부분은 연구 대상 중 가장 큰 종은 융기된 뼈 능선을 따라 이빨이 배열되어 있었는데, 이는 중세 시대의 갑옷 관통 무기인 전쟁 망치나 장창의 머리 부분과 매우 유사한 구조라는 것입니다. 이는 이 물고기들이 턱을 이용해 먹이의 껍데기나 갑옷에 구멍을 낸 후 먹기 좋은 크기로 부쉈을 가능성이 높다는 것을 보여줍니다. 시기는 달랐지만, 같은 상황에서 같은 방식으로 해결책을 찾은 것은 4억 년 전 원시적인 어류나 중세 시대 인간이나 마찬가지였던 셈입니다.

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참고

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D. Rex Mitchell et al, Hard-object feeding adaptations infer relative predator-prey size relationships in Devonian placoderms, Scientific Reports (2026). DOI: 10.1038/s41598-026-57261-3

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https://phys.org/news/2026-09-ancient-armored-fish-evolved-distinct.html

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