미국의 과학자들이 ‘테트라포드’라고 불리는 수중 동물의 화석을 발견했습니다. 네 발을 갖고 있었기 때문에 테트라포드라는 이름으로 불리게 된 이 수중 동물의 화석에는 세계에서 가장 오래된 것으로 알려진 이 동물 앞발의 뼈가 새겨져 있습니다. 이 화석의 발견은 동물의 네 발이 생존 수단으로 육상에서 사용되기 시작한 것이 아니라 그보다 먼저 물 속에서 사용되기 위해 진화하기 시작했다는 강력한 증거가 되고 있습니다. 이에 관한 좀 더 자세한 소식입니다.
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미국 과학자들이 발견한 화석 속의 동물은 살찐 불도마뱀을 닮았고, 길이는 약 67센티미터에 근육질의 짧은 발을 지니고 있습니다. 미국 시카고 대학의 진화 생물학자 닐 슈빈 교수와 동료들은 미국 동북부 펜실베니아 주의 한 고속도로 주위에 있던 암석으로부터 이 화석을 발견했습니다.
슈빈 교수는 이 화석은 동물들이 육지로 기어나오기 이전인 약 3억7천만년 경에 민물 속에 살았던 테트라포드의 화석이라고 말했습니다. 테트라포드의 네 발은 물고기와 양서류의 특징을 모두 지니고 있었으며, 물고기의 지느러미와 양서류의 앞발과 뒷발 사이 중간의 발전 단계였습니다. 슈빈 교수는 화석의 모양은 테트라포트의 앞발이 스스로 땅을 짚고 일어설 수 있을 만큼 강력했을 것임을 시사한다고 말했습니다.
“ 우리는 이 화석에서 테트라포드가 몸의 균형을 유지하면서 땅을 짚고 일어나기 위해 네 발을 사용하기 시작한 첫 단계의 어느 부분을 보고 있습니다. 테트라포드는 숨을 쉬기 위해 머리를 물밖으로 내미는데 네 발을 사용했을 것입니다. 테트라포드는 그같은 방식으로 네 발을 이용해 주위를 돌아다닐 수 있었고, 심지어는 물 밑에서 걸어다닐 수도 있었을 것입니다.”
앞서 과학자들은 몸을 지탱하는 능력은 육지에서 진화된 것으로 생각된다고 과학 전문지 ‘사이언스’에 보고했습니다. 그러나, 테트라포트의 화석은 그같은 능력이 그보다 훨씬 오래 전에 형성된 것임을 보여주는 첫번째 징후입니다.
테트라포드 화석의 앞 발은 평평했으며, 이 동물이 날개짓을 할 수 있도록 어깨에는 경첩 같은 것이 있었습니다. 그리고 관절을 이용해 팔이 회전할 수 있게 되는데는 그 후 수 백년이 걸렸을 것입니다.
지난 1987년 그린랜드에서 영국 캠브릿지 대학의 고생물학자 제니퍼 클라크 교수에 의해서 처음으로 테트라포트의 화석이 발견됐습니다. 일부 물고기 같은 동물들이 지느러미 대신 초기 형태의 네 발을 갖고 있음을 보여준 획기적인 발견이었습니다. 클라크 교수는 펜실베니아에서 새로 발견된 테트라포드에서 앞발이 발전할 당시, 그 앞발은 물고기의 지느러미와는 다른 방향을 가리켰다고 말했습니다.
“ 테트라포드의 앞발은 물고기의 특징을 지녔으며, 주위로 비틀린 앞발은 지느러미처럼 뒤 쪽을 가리키는 대신 옆 바깥 쪽으로 수평을 이뤘습니다. 그것은 첫번째로 변한 해부학적 특징 가운에 하나였습니다.”
그같은 해부학적인 전환의 시점에 지구도 극적으로 변화하고 있었습니다. 지상에 복잡한 식물 체계가 형성됐고, 첫번째 나무가 등장했고, 물가는 새로운 종류의 환경이 됐습니다.
클라크 교수는 지상에서 얻을 수 있게 된 새로운 식량 공급 체계를 이용하기 위해 물고기들이 네 발 달린 걷는 짐승으로 진화했을 가능성이 있다고 설명했습니다. 또한 그같은 전환은 양서류의 진화와 부분적으로 식물의 증가에 기인한 산소의 증가와도 관계가 있을 가능성이 있습니다.
“ 그 기간 중에 물 속 보다 대기 중에 훨씬 더 많은 산소가 있었을 것입니다. 사실상, 테트라포드가 살고 있던 물 속에는 산소가 부족했습니다. 따라서 그들은 산소를 얻기 위해 지표면 가까운 곳으로 나오기를 원했을 것입니다. 그것이 그들을 얕은 물가로 이끌었을 것입니다.”
닐 슈빈 교수가 펜실베니아 주에서 발견한 화석에는 오직 앞 발 밖에 없습니다. 테트라포드에 있었을 손가락을 포함해 나머지는 모두 사라졌습니다. 아마도 손가락들은 길이가 짧았을 것이고, 다 섯개 이상이었을 것입니다. 슈빈 교수는 약 4억년 전에 살았을 서로 다른 종류의 테트라포드는 각각의 손과 발끝에 5개 이상의 손가락을 갖고 있었던 것을 비롯해 지금은 사라져버린 많은 다른 특징들을 갖고 있었다고 말했습니다.
“ 우리는 화석을 통해 물 속 생활이 육지 생활로 단 한 번에 직접적으로 진화한 것은 아니라는 점을 보여 줍니다. 테트라포드의 앞발 뼈가 매혹적인 이유는 그것이 그 단계에서 물고기에서 양서류로 수직적으로 진화한 대신, 네 발을 가진 초기 동물들이 굉장히 다양하다는 점을 보여준다는 점 때문입니다. 그 시기에는 상당한 많은 동물 형태가 있었고, 서로 매우 달라 보였습니다.”
슈빈 교수는 평평하고 넓은 독특한 형태의 새로운 테트라포드 화석의 앞발은 일부 강둑에서 발견되는 알 수 없는 화석들에 대해 설명해 줄 수도 있을 것이라고 덧붙였습니다.