아주 옛날에는 사람이 안 살았다는데

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2015년 8월 24일 월요일부터는 텀블러에 새 글이 올라오지 않고, 워드프레스에만 글들이 올라올 예정입니다. 

요약:

텀블러: http://nomanstime.tumblr.com 그대로. 이전 완료 후에는 새 글 없음

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감사합니다.

(2015년 8월 20일 Phys.org 기사 번역)

정보출처: 위트워터스랜드 대학

위츠대학 박사과정 학생인 블레어 맥피가 2015년 9월 19일자 '사이언티픽 리포트 (Scientific Reports)' 에 출판될 논문에서 새로운 공룡 종을 보고했다. 새 공룡의 이름은 풀라네사우라 에오콜룸 (Pulanesaura eocollum) 으로, "비 도마뱀" 이라는 의미다. 

논문의 저자들 -- 맥피, 매튜 보난 박사 (스탁턴 대학), 조나 코이니에르 박사 (위츠 대학 진화연구소), 애덤 예이츠 박사 (중앙오스트레일리아 박물관) 그리고 조한 네벨링 박사 (남아프리카 지구과학위원회) -- 에 따르면 풀라네사우라는 브론토사우루스로 대표되는 긴 목을 지닌 공룡 계통인 용각류의 초기 일원이다.

식습관

연구자들에 따르면 풀라네사우라의 특화된 이빨, 척추, 그리고 앞다리를 보면 이 새로운 종이 깨어있는 시간동안 항상 네 다리로 서 있으면서 낮게 위치한 식물을 뜯어먹었을 것이라고 한다. 풀라네사우라의 이러한 새로운 섭식 전략은 에너지 소모 측면에서 더 효과적으로 음식을 먹는 자세로 귀결되었을 것이다.

풀라네사우라는 이런 측면에서 숲의 수관부를 구성하는 여러 종류의 나무에서 잎을 모으기 위해 앞다리를 사용해야 했던 더 원시적인 전용각류 (prosauropod, 학술적으로는 "원시 용각형류 basal sauropodomorph" 라 불린다) 공룡들과는 다른 자세를 취했다.

풀라네사우라와 같은 초기 용각류들은 화석 기록에서 매우 드물어서 풀라네사우라가 살았을 쥐라기 전기, 즉 2억년에서 1억8000만년 전의 지층에서 발견되는 상태가 좋은 용각류 표본은 불과 몇 개에 불과하다.

이 당시 남아프리카에서 훨씬 더 흔하게 볼 수 있었던 것은 마소스폰딜루스와 안테토니트루스와 같은 이족보행, 혹은 이족보행과 사족보행의 중간쯤 되는 자세를 취했던 용각형류 공룡들이다. 이것은 어쩌면 풀라네사우라의 독특한 섭식전략 때문에 쥐라기 초기의 자연환경에 서식할 수 있는, 낮은 곳에 위치한 식물을 먹는 공룡의 수가 제한되었기 때문일지도 모른다.

"풀라네사우라는 2억년 전 남아프리카에 뜻밖의 이동방식과 섭식전략을 가진 공룡이 존재했다는 것을 보여줍니다. 공룡들이 어떻게 생태계를 만들어갔는지에 대해 중요한 시사점을 던져주는 것입니다." 맥피의 말이다.

“남아프리카에는 단지 두 종의 용각형류 공룡만이 살았다고 생각되곤 했습니다. 이제는 더 많은 종이 당시에 살았기 때문에 그림이 훨씬 더 복잡했다는 것을 알게 되었습니다. 플라네사우라가 그중에서도 특별한 것은 새로 발견된 종들 중 어느 종류도 하지 않던 일을 하고 있었기 때문입니다." 코이니에르의 말이다.

풀라네사우라의 특징

풀라네사우라는 상대적으로 작아서 (용각류 치고는) 몸길이 약 8 미터, 엉덩이 높이 2 미터, 몸무게는 5 톤 정도이다.

앞다리를 먹을 것을 얻는 데 썼던 이족보행 조상과 달리 풀라네사우라는 먹이를 먹기 위해서 목만을 이용해야 했을 것이다.

목이 유연했다는 것은 풀라네사우라의 앞다리가 완전히 몸통의 아래쪽에 위치했다는 의미이고, 그에 따라 몸무게를 더 잘 지탱할 수 있었을 것이다.

목에 있었던 변화는 먹이를 먹기 위해 이전보다 몸을 적게 움직여도 되게 해주었을 것이고, 그에 따라 더 적은 에너지를 소비하게 되었다. 이런 섭식방법이 후대의 모든 초거대 용각류 종들에서는 극단적으로 긴 목으로 나타났다.

보난이 덧붙였다. "전통적인 용각류 진화의 그림은 이들이 등장했을 때 다른 용각형류들이 바로 밀려났으리라는 것이었습니다. 풀라네사우라는 이런 생각을 송두리째 바꾸어 놓았습니다. 용각류의 진화는 형제격인 용각형류와의 경쟁와 더불어, 그리고 그 경쟁에 영향을 받으며 진행되었습니다."

이름의 역사

풀라네사우라 화석은 프리스테이트 주 동부의 한 농장인 힐보에서 발견되었다. 최근에 보고된 두 종류의 다른 공룡들, 즉 아르도닉스와 아르쿠사우루스는 둘 다 이 계통의 더 원시적인 공룡들이며 역시 이곳에서 발견되었다.

힐보의 이전 소유주였던 고(故) 나우데 브레머는 자신의 농장에서 고생물학 연구가 진행되는 것을 적극 장려했다. "풀라네" 는 브레머의 딸인 파니의 어릴적 남소토어 별명이었다.

대략 번역하자면 "풀라네" 는 "비와 함께 오는" 이라는 의미로, 풀라네사우는 특별히 우기에 이 농장에서 발굴되었다.

이 종들과 더불어 작은 육식공룡의 다리뼈, 대형 육식공룡의 이빨, 그리고 아직 정체가 밝혀지지 않은 공룡의 다른 뼈들 덕분에 힐보는 아프리카 남부에서 공룡이 가장 많이 발견된 화석지가 되었다.

화석 발굴작업을 한 예이츠는 힐보 농장이 2억년 전, 풀라네사우라가 살아있을 당시에 남아프리카의 다른 지역과는 달랐을 것이라고 생각한다.

"힐보에서 볼 수 있는 공룡 화석들은 전형적인 쥐라기 초기 남아프리카 공룡 종들과는 다릅니다. 이 공룡들은 마소스폰딜루스처럼 유명한 종들이 살았던 건조한 서식지와는 다른, 드물게 보이는 서식지에 살았을 가능성이 있습니다." 예이츠의 말이다.

네벨링은 힐보가 독특한 점은 말라 있는 범람원으로 대표되는 이 시기 대부분의 화석지와 달리 지질학적으로 강의 수로들이 많이 있는 퇴적지였다는 점이라고 말한다.

"현재의 건조한 환경과 비슷하게 강둑에는 훨씬 촘촘한 식생이 있었을 것이고, 이 덕분에 먹을 것이 풍부해 거대해 지려고 하는 공룡들이 살아갈 수 있었을 겁니다." 네벨링이 덧붙였다.

참고문헌

(2015년 8월 20일 사이언스 데일리 기사 번역)

새로운 연구에서 과거와 현재의 인류가 없었다면 전세계 포유류의 다양성 패턴이 어땠을지를 보였다

정보출처: 오르후스 대학

요약: 대형 포유류들의 다양성이 아프리카에서 가장 높다는 사실은 기후나 환경적인 제약이 아닌, 과거 인류의 활동을 반영하는 것이다. 이것이 현생 인류 (호모 사피엔스) 가 존재하지 않았다면 전세계에 걸친 포유류 분포 지도가 어떨지를 알아본 새로운 연구의 결론이다.

현생 인류 (호모 사피엔스) 가 끼친 충격이 없었을 경우 대형 포유류의 자연적인 다양성이 어땠을지를 보여주는 그림. 결과는 가로세로 각 100km 인 격자에 대형 포유류 (45kg 이상) 종의 수가 얼마나 되는지로 표시된다. 각 색깔이 나타내는 숫자는 오른쪽 척도에 나타나있다. Credit: Illustration: Soren Faurby

대형 포유류들의 다양성이 아프리카에서 가장 높다는 사실은 기후나 환경적인 제약이 아닌, 과거 인류의 활동을 반영하는 것이다. 이것이 현생 인류 (호모 사피엔스) 가 존재하지 않았다면 전세계에 걸친 포유류 분포 지도가 어떨지를 알아본 새로운 연구의 결론이다.

인류가 없는 세상에서는 북유럽의 대부분에 늑대, 유라시아 엘크 (말코손바닥사슴), 그리고 곰들 뿐 아니라 코끼리와 코뿔소 등도 많이 살고 있었을 것이다.

덴마크 오르후스 대학의 연구자들이 수행한 새로운 연구에서 이러한 결과가 나왔다. 이전의 분석에서 연구자들은 마지막 빙하기 및 그 이후 수천년 간 있었던 대형 포유류들의 대량멸종 (4기말 거대동물군 멸종) 이 현생 인류 (호모 사피엔스) 가 전세계에 퍼져나간 것으로 대부분 설명된다는 것을 보였다. 이번 후속 연구에서 이들은 과거 및 현재의 인간이 끼친 충격이 없었다면 대형 포유류의 자연적인 다양성이 어땠을지에 대해 조사했다. 이 연구는 생태, 생물지리 그리고 현재의 자연 환경 특성에 따른 각 종들의 자연적인 분포에 대한 추정에 기초한 것이다. 연구자들은 현생 인류가 가져온 충격이 없었을 경우 전세계의 포유류 다양성 지도가 어땠을지를 보여주는 추정한 최초의 연구결과를 내어놓았다.

"인류가 포유류의 다양성을 줄여놓은 곳은 북유럽만이 아니었습니다. 전세계적인 현상이었죠. 그래서 대부분의 장소에서는 자연적으로 있었을 법한 포유류 다양성에 비해 현재는 매우 낮은 다양성만을 보여주고 있습니다." 이번 연구에 참여한 학자 중 한 명인 오르후스 대학 생명과학과의 교수 옌스-크리스티안 스벤닝교수의 말이다.

아프리카는 최후의 피난처

현재 포유류 다양성의 세계지도를 보면 대형 포유류의 다양성이 높은 지역은 사실상 아프리카가 유일하다. 하지만 대형 포유류의 자연적인 다양성을 연구한 과학자들이 만들어낸 세계지도를 보면 대형 포유류의 다양성이 높은 곳이 세계 전체에 걸쳐 많이 있었고, 특히 현재 대형 포유류가 상대적으로 별로 없는 지역인 북아메리카와 남아메리카가 높은 다양성을 보였다.

"대부분의 사파리는 아프리카에 있습니다. 하지만 자연적인 주변조건에서라면 아프리카와  비슷하거나 더 많은 수의 대형 동물들이 분명히 다른 장소에도 존재했을 겁니다. 특히 신대륙 중에서도 텍사스나 그 인근지역, 그리고 아르헨티나 북부와 브라질 남부 주변지역 같은 곳이 그렇지요. 사파리들이 대부분 아프리카에 있는 이유는 아프리카 대륙이 자연적으로 다른 대륙들보다 포유류 종들이 풍부해서가 아닙니다. 그 대신 인간의 활동이 아직 대형 포유류들을 말살시키지 않은, 보기 드문 지역 중 하나가 아프리카라는 사실을 보여주는 것입니다." 이번 연구의 주저자인 오르후스 대학 생명과학과의 박사후 연구원 소렌 파우르뷔의 말이다.

아프리카에 많은 수의 포유류 종들이 존재한다는 것은 이곳의 기후와 환경이 최적이어서가 아니라 포유류들이 인간에 의해 말살되지 않은 유일한 장소이기 때문이라는 것이다. 그 밑에 깔린 이유들로는 대형 포유류가 진화적으로 사람들에게 적응해왔다는 것, 그리고 과거 인류가 오랫동안 살아왔던 아프리카에서 해충이 가하는 압력이 상당히 컸다는 점 등을 들 수 있다.

자연을 보전하기 위해서는 자연을 더 잘 이해해야

이번 연구에서 사용된 4기 말 포유류들 전체의 자연 서식범위 지도 데이타셋은 연구자들에게 공개되어 있어서 전세계 포유류 종 다양성 및 종 조성의 자연적 패턴을 분석할 수 있는 최초의 기회를 제공해주고 있다. 따라서 이 데이타셋은 특정 지역의 생물다양성을 결정하는 자연요인들을 더 잘 이해하는 데 활용될 수 있다.

오늘날에는 산악지역에 특히 포유류 종 수가 많은 편이다. 이것은 종종 산악지역의 환경 변화 범위가 커서 서로 다른 종들이 깊은 골짜기와 높은 산에서 진화했기 때문이라고 해석되곤 한다. 하지만 이번 연구에 의하면 자연적인 패턴을 고려한다면 이런 경향이 훨씬 약해진다.

"현재 산악 지역에 생물다양성이 높은 것은 사냥과 서식지 파괴와 관련하여 산악 지역이 피난처 역할을 했기 때문이기도 합니다. 완전히 자연적인 패턴이라고는 볼 수 없습니다. 유럽의 예를 들면 갈색곰은 인가가 가까이 있고 많은 사람들이 살고 있는 저지대에서는 완전히 사라졌기 때문에 현재 사실상 산악 지역에서만 살고 있는 것입니다." 소렌 파우르뷔의 설명이다.

이렇게 해서 이번 새로운 연구는 자연 복원 및 보존에 중요한 기준선을 그어줄 수 있게 되었다.

이 연구는 과학 저널 '다양성과 분포 (Diversity and Distributions)' 에 출판되었다.

*역주: 보도자료에 논문 링크가 없어서.. 검색해보니 preprint 만 나오네요. 일단 이거라도. 

참고문헌 (preprint)

(2015년 8월 12일 유레카얼러트 기사 번역)

정보출처: 시카고대학 의대

요약: 유전체 분석으로 복잡한 신경계를 포함하여 문어의 진화 및 독특한 생물학에 대한 실마리가 밝혀지다

CREDIT: JUDIT PUNGOR

문어 유전체 전체에 대한 최초의 분석을 통해 크고 복잡한 신경계와 위장색 등이 진화하는 데 중요한 역할을 했을 것으로 보이는 독특한 유전체의 특징들이 밝혀졌다. 여러 나라의 과학자들로 이루어진 연구팀이 캘리포니아의 두점박이문어 (two-spot octopus) 의 유전체를 해독했는데 이것은 두족류 중에서는 최초로 전체 유전체가 해독된 것이며, 12 가지의 서로 다른 조직에서 유전자 발현 양상을 도식화했다. 이번 발견은 2015년 8월 12일 네이처에 출판되었다.

연구자들은 다른 무척추동물과 사뭇 다른 점들을 발견했는데, 유전체 재배열이 널리 이루어졌으며 한때 척추동물에만 있는 것으로 여겨졌던 신경세포 발달과 관련된 유전자족이 엄청나게 확장된 것 등이 이에 해당한다. 문어에서만 볼 수 있는 수백 개의 유전자가 확인되었고, 이들 중 다수는 뇌, 피부, 그리고 빨판 등에서 많이 발현된다.

이번 연구결과는 두족류만이 가지고 있는 특징들의 배경이 되는 유전적, 분자적 기작들에 대한 심도있는 조사와 진화적인 연구를 하는 데 중요한 기초가 된다. 이번 연구는 두족류 시퀀싱 컨소시엄의 일부로 시카고대학, 캘리포니아대학 버클리, 그리고 오키나와 과학기술연구소에 소속된 과학자 팀에 의해 수행되었다.

"문어는 다른 모든 동물들과 비교했을 때 아주 독특해 보입니다. 심지어 다른 연체동물들과 비교해도 물건을 잡을 수 있는 여덟 개의 팔과 큰 뇌, 그리고 뛰어난 문제해결 능력을 볼 때 매우 다르지요." 시카고대학 신경생물학, 유기체생물학 및 해부학과의 부교수이자 공동선임저자인 클리프턴 랙스데일 박사의 말이다. "작고한 영국 동물학자 마틴 웰스는 문어가 외계인이라고 말하곤 했죠. 그런 의미에서 우리 논문은 최초로 외계인의 유전체 해독 사례를 기술하고 있습니다."

문어는 오징어, 갑오징어, 그리고 앵무조개 등과 더불어 두족류에 속한다. 두족류는 강(class) 수준의 분류군으로 5억년 이상 진화의 역사를 가지고 있는 (식물이 땅 위로 올라오기 한참 전이다) 포식성 연체동물이다. 모든 바다의 거의 모든 깊이에 서식하고 있는 두족류는 화학물질을 감지할 수 있는 빨판이 늘어서 있으며 물건을 잡을 수 있는 팔이라든가, 복잡한 형태의 팔을 재생할 수 있는 능력, 척추동물과 비슷한 눈, 그리고 복잡한 위장색 시스템 등 독특한 적응들을 보여준다. 크고 고도로 발달된 뇌를 가진 두족류는 정교한 문제해결 능력과 학습 능력을 지닌, 가장 똑똑한 무척추동물이다.

이런 특화된 성질들의 유전적 기반을 연구하기 위해 랙스데일과 동료들은 높은 수준의 커버리지로 (각 염기쌍은 평균적으로 60 회씩 분석되었다) 캘리포니아 두점박이문어 (Octopus bimaculoides) 의 유전체를 해독했다. 유전체에 주석을 달기 위해 연구팀은 12 개의 서로 다른 종류의 조직에서 전사체 서열 자료를 생성했다. 이 자료는 RNA 수준에 기반해 유전자 발현을 측정하는 데 쓰일 수 있다.

단거리 뇌

연구팀은 O. bimaculoides 유전체의 크기가 약 270억 개의 염기쌍으로 이루어져 있으며 길게 반복되는 염기서열이 다수 존재하고 있다고 추정한다. 이들은 33,00 개 이상의 단백질을 암호화한 유전자를 확인했으며 이에 따라 문어 유전체는 사람의 유전체보다 크기 면에서는 약간 작지만 유전자는 더 많은 것이 된다.

문어 유전체가 큰 것은 원래 진화 도중에 전체 유전체가 중복되는 사건이 있었기 때문이라고 생각되었는데, 이런 사건은 유전체 다양성 및 복잡성을 증가시킬 수 있다. 이 현상은 예를 들면 척추동물 조상에서 두 차례 일어난 적이 있다. 하지만 랙스데일과 동료들은 중복 사건의 증거는 찾지 못했다.

그 대신 문어 유전체의 진화는 특정한 몇몇 유전자족의 확장, 유전체 전체가 뒤섞인 사건, 그리고 새로운 유전자들의 출현 등의 사건이 주도했던 것으로 보인다.

가장 눈에 띄는 확장은 프로토카데린(protocadherin) 유전자족으로, 이 유전자들은 신경세포 발달 및 신경세포 간의 짧은 거리에서의 상호작용을 조절한다. 문어 유전체에는 168 개의 프로토카데린 유전자들을 가지고 있는데 이것은 다른 무척추동물보다 10 배, 포유류보다도 2 배나 많은 수이다. 이전에는 다수의 다양한 프로토카드헤린 유전자들은 척추동물에서만 발견되는 유전자라고 생각해왔다. 연구팀은 두족류 신경세포에 미엘린이 없어서 세포가 길어지면 성능이 떨어지기 때문에 프로토카데린이 짧은 거리에서의 상호작용에 의존하여 복잡성을 유지하는 신경계의 진화에 중심적인 역할을 했으리라는 가설을 세웠다.

다른 유전자족들도 문어에서 크게 확장된 것들이 있는데 여기에는 주로 배아와 신경조직에서 발현되며 발달에 중요한 역할을 한다고 생각되는 징크 핑커 전사인자 (zinc finger transcription factors) 가 포함된다. 문어 유전체는 약 1800 개의 C2H2 징크 핑거 전사인자를 가지고 있는데 이것은 지금까지 동물에서 발견된 것들 중 두번째로 큰 유전자족이다. (코끼리의 후각수용기 유전자가 2000 개로 가장 크다)

어쨌거나 전반적으로 문어의 유전자족 크기는 다른 무척추동물에서 볼 수 있는 것과 크게 보면 비슷하다.

"퀴진아트" 유전체

문어 유전체만의 독특한 특징은 유전체 전체에 걸친 재배열인 것으로 보인다. 대부분의 종에서 특정한 유전자 집단은 염색체 상에서 가까이에 위치하는 경향이 있다. 하지만 대부분의 문어 유전자들은 그런 연결성을 보여주지 않는다. 예를 들면, 혹스(Hox) 유전자는 몸 전체의 구성 발달을 제어하며 거의 모든 동물에서 한 곳에 모여있다. 문어의 혹스 유전자들은 유전체 전반에 흩어져 있으며 서로 연결성 (linkage) 이 없는 것으로 보인다.

문어 유전체에는 "점핑 유전자" 라고도 불리는 트랜스포존이 풍부한데, 이것은 유전차 내에서 자신의 위치를 재배열할 수 있다. 문어에서 이들의 역할이 어떤 것인지는 불분명하지만 연구팀은 신경조직에서 트랜스포존의 발현이 높다는 것을 발견했다. 트랜스포존은 유전자 발현의 조절에 영향을 끼치고 유전체 구조를 결정하는 데 중요한 역할을 한다고 알려져 있다.

"몇몇 확실한 예외가 있긴 하지만, 문어는 기본적으로 정상적인 무척추동물 유전체가 완전히 재배열된 것을 가지고 있습니다. 마치 블렌더에 넣고 뒤섞어버린 것처럼 말이지요." 공동주저자이자 시카고대학 유기체생물학 및 해부학과의 대학원생인 캐롤린 앨버틴의 말이다. "이렇게 되면 유전자들이 유전체 내에서 새로운 환경에 가서 자리잡게 되어 이전과 다른 조절요소들을 만나게 됩니다. 전혀 예상하지 못했던 발견이었습니다."

연구자들은 또 RNA 편집이 광범위하게 일어나고 있다는 증거를 찾아냈는데, 이로 인해 문어는 DNA 암호를 바꾸지 않고도 단백질 서열을 바꿀 수 있게 된다. 이렇게 편집된 단백질 중 많은 수가 신경조직에서 발견되며 이들 단백질은 신경활동과 같은 기능을 조절하는 스위치로 작용하는 것으로 생각된다.

문어만이 가지고 있는 수백 개의 유전자들도 확인되었는데 이 중 많은 수가 신경계, 망막, 그리고 빨판에서 발견되었다. 연구팀은 몇몇 특정 유전자족에 흥미를 보였다. 예를 들면, 빨판에서는 신경전달물질인 아세틸콜린의 수용체와 비슷한 일련의 유전자들이 발현된다. 하지만 이 유전자들이 만들어내는 단백질은 아세틸콜린과 결합하지는 못하며, 문어가 빨판으로 맛을 느낄 수 있는 능력과 관련하여 화학물질을 감지하는 수용체로 기능하는 것이 아닌가 의심을 받고 있다.

문어에서만 발견되는 리플렉틴 (reflectin) 이 여섯 개 확인되었는데, 이 유전자들은 빛을 조절하고 위장색을 만들어내는 데 관여한다. 문어의 리플렉틴은 다른 두족류에서 발견되는 리플렉틴과 꽤 다른데, 이것을 보면 두족류의 조상에는 하나의 리플렉틴만이 있다가 후에 서로 다른 종에서 리플렉틴 유전자가 복제되고 독립적으로 진화했으리라는 것을 의미한다. 이 사실은 문어와 오징어 계통이 약 2억7000만 년 전에 갈라졌으리라는 연구팀의 추정과 잘 맞아들어간다.

앨버틴과 랙스데일은 현재 문어의 발생과 관련된 분자 및 유전학적 기작, 특히 문어의 뇌에 대해서 연구하고 있다. 다른 두족류의 유전체를 해독하려는 노력이 현재 두족류 시퀀싱 컨소시엄을 통해 진행중이다.

"문어 유전체 덕분에 두족류의 특징을 연구하는 것이 더 쉬워졌습니다. 그리고 이제는 문어 유전체가 비교진화 연구를 위한 생명의 나무에서 중요한 자리를 차지하고 있습니다." 랙스데일의 말이다. "이 놀라운 동물에 대해 이전같으면 물어볼 생각도 하지 못했을 새로운 질문들을 던지게 해주는 놀랄만한 자원이라고 할 수 있습니다."

*역주: 딱히 고생물학은 아니지만... 제가 문어에 관심이 있어서요.;

참고문헌

(2015년 8월 19일 사이언스 데일리 기사 번역)

정보출처: 위트워터스랜드 대학

요약: 국제 연구팀이 가장 오래된 개코원숭이의 화석 표본을 발견했다. 200만년도 더 된 이 두개골 일부의 화석은 남아프리카의 인류의 요람 세계 유산에서 발견되었다. 이곳에서는 새로운 초기 사람아과 종인 아우스트랄로피테쿠스 세디바의 화석도 2010년에 발견된 바 있다.

UW 88-886 (왼쪽), P. angusticepts 수컷 (CO 100, 가운데), 그리고 P. izodi 수컷 (TP 89-11-1, 오른쪽) 형태의 비교. Credit: Wits University

위츠 대학 진화연구소의 연구팀이 가장 오래된 개코원숭이 화석을 발견했다.

200만년도 더 된 (202.6만년 에서 236만년 전 사이) 이 두개골 일부는 남아프리카 인류의 요람 세계 유산인 말라파에서 발견되었다. 이곳에서는 새로운 초기 사람아과 종인 아우스트랄로피테쿠스 세디바의 화석도 2010년에 발견된 바 있다.

"개코원숭이는 동아프리카와 남아프리카의 여러 화석지에서 사람아과 종들과 공존한 것으로 알려져 있습니다. 이들은 인류 진화에서 비교 모델로 사용되기도 하지요." 이번 연구의 주저자인 크리스토퍼 길버트 (뉴욕시립대학 헌터 칼리지)

이 두개골은 A. 세디바를 발굴하던 중에 발견된 것으로 이것이 속하는 화석 개코원숭이 종인 파피오 안구스티켑스 (Papio angusticeps) 가 실제로 현생 개코원숭이와 가까운 관계이며 아마도 현생 개코원숭이 종인 파피오 하마드리아스 (Papio hamadryas) 의 가장 오래된 일원일 가능성이 있다는 이전의 주장을 뒷받침해 주는 것이다.

현생 개코원숭이 (파피오 속) 은 보통 여러 개의 개체군으로 나뉘며 사하라 남쪽의 아프리카 전체 및 아라비아 반도에 걸쳐 분포하고 있는 종들, 또는 아종들로 인지된다. 이들은 진화적으로 성공한 종이지만 화석기록에서 현생 개코원숭이의 기원은 잘 이해되거나 동의가 형성되지 않은 상태였다.

"분자시계 연구에 따르면 개코원숭이는 지금으로부터 180만년에서 220만년 정도 전에 가장 가까운 친척으로부터 갈라져 나온 것으로 추정됩니다. 하지만 지금까지 이 시기에 해당하는 대부분의 화석 표본들은 현생 종인 파피모 하마드리아스의 일원으로 분명하게 확인되기에는 너무 단편적이거나 너무 원시적인 형태였습니다." 길버트의 말이다.

"말라파에서 발견된 표본과 현재 우리의 분석을 이용하면 이전의 연구자들이 제안했던 것처럼 P. 안구스티켑스가 실제로는 P. 하마드리아스의 초기 개체군이라는 것을 확인하는 데 도움이 됩니다."

말라파에서 발견된 표본과 이전에 화석 종인 P. 안구스티켑스로 분류되던 한 무리의 화석 표본을 분석하자 P. 안구스티켑스가 현생 긴팔원숭이 개체군과 잘 맞아들어가는 해부학적 특징을 보인다는 결과가 나왔다.

"P. 안구스티켑스 표본들 몇 개를 현생 골학 컬렉션에 끼워넣으면 아마 동아프리카 남아프리카에서 가져온 현생 개코원숭이의 골격들과 아무런 차이를 찾아내지 못할 거라고 생각합니다." 길버트의 말이다.

여기에 더해 말라파에서 발견된 표본의 추정 연대, 약 202.6만년에서 236만년 전은 분자시계 연구에서 추정한 현생 개코원숭이의 최초 출현시기와 거의 완벽하게 맞아들어간다. 따라서 말라파에서 발견된 이 표본은 매우 성공적인 개코원숭이의 진화적 기원을 해결하고 분자생물학 연구의 추정치를 확인하는 데 도움을 줄 수 있다. 추가로, 원숭이들이 화석 기록에서 시간에 민감한 주요 요소로 널리 인식되고 있기 때문에 말라파의 P. 안구스티켑스 표본의 연대가 잘 확립되어 있다는 사실은 향후의 연구에서 이 종이 발견된 화석지의 연대를 더 잘 추정할 수 있도록 해줄 것이다. 특히 남아프리카의 초기 사람아과 유적지는 이번 새로운 발견에 기반해 연대를 더 정확하게 추정할 수 있게 될 것으로 보인다.

참고문헌

(2015년 8월 19일 사이언스 데일리 기사 번역)

정보출처: 유럽 지구화학 연합

요약: 지구에 혜성이 충돌한다는 것은 대멸종과 동의어로 여겨지지만 연구자들은 지구 역사 초기의 혜성 충돌이 상당한 양의 펩타이드 -- 최초의 생명 구성 요소 -- 합성을 이끈 힘이었을 수 있다는 것을 보였다. 이 결과는 외계에서의 생명 기원에 대해서도 시사점을 던져준다.

지구 위를 날아가는 헤일-밥 혜성. Credit: ⓒ marcel / Fotolia

지구에 혜성이 충돌한다는 것은 대멸종과 동의어로 여겨지지만 프라하에서 열린 골드슈미트 지구화학 회의에서 발표된 연구에 의하면 연구자들이 지구 역사 초기의 혜성 충돌이 상당한 양의 펩타이드 -- 최초의 생명 구성 요소 -- 합성을 이끈 힘이었을 수 있다는 것을 보였다고 한다. 이 결과는 외계에서의 생명 기원에 대해서도 시사점을 던져준다.

요코하마에 위치한 일본 해양-지구과학 및 기술국 (JAMSTEC) 의 하루나 스가하라 박사와 나고야 대학의 코이치 미무라 박사는 생명이 처음 나타났던 약 40억년 전의 초기 지구에 혜성이 충돌했을 때의 조건을 모방하여 일련의 실험을 수행했다.

이들은 아미노산, 얼음, 규산염 (고토감람석 forsterite) 등이 섞어서 얼린 것을 극저온 (77 K) 조건에 두고 추진체총 (propellant gun)을 이용하여 혜성 충돌로 일어날 수 있는 것과 비슷한 충격을 가했다. 충돌이 있은 후 섞여있던 물질을 기체크로마토그래피를 통해 분석하자 아미노산의 일부가 최대 세 개까지 연결된 (tripeptides) 짧은 펩타이드를 형성했다는 것을 발견했다.

이 실험자료에 기반하여 연구자들은 만들어진 펩타이드의 양이 육지에서 일상적으로 볼 수 있는 (폭풍우 때 치는 번개나 수화작용과 탈수작용의 순환) 과정들에서 만들어질 수 있다고 생각되는 펩타이드의 양과 대략 비슷하다는 추정을 해낼 수 있었다.

하루나 스가하라 박사에 따르면 "이번 실험은 충돌이 있을 때 혜성이 차가운 상태라는 조건이 펩타이드 합성의 열쇠라는 것을 보여주었습니다. 이런 식으로 형성된 펩타이드의 종류는 긴 펩타이드로 진화할 가능성이 더 높기 때문입니다."

"이번 발견은 혜성 충돌이 초기 지구에 생명의 씨앗을 만들어 내는데 중요한 역할을 한 것이 거의 확실하다는 것을 뜻합니다. 또 지구 외의 다른 천체에서도 혜성으로 인해 만들어진 펩타이드에서 시작해 이와 유사한 화학적 진화를 볼 수 있으리라는 가능성을 열어줍니다."

"우리 태양계에서 목성이나 토성의 얼음으로 덮인 에우로파나 엔켈라두스 같은 위성들이 이와 비슷한 혜성 폭격을 받았을 것으로 보입니다. 실제로 나사 스타더스트 임무은 아미노산의 일종인 글리신이 혜성에 존재한다는 것을 보였습니다."

"짧은 펩타이드가 형성되는 것은 복잡한 분자가 만들어지는 화학 진화의 중요한 단계입니다. 이 과정이 한 번 시작되면 육상, 혹은 수중 환경에서 더 긴 펩타이드 체인을 만들어내는 데에는 훨씬 낮은 에너지로도 충분하지요."

"혜성 충돌은 보통 지구상의 대량 멸종과 연관지어지지만 이번 연구결과는 혜성 충돌이 애초에 생명 현상 자체를 시작하게 만들었을 가능성이 높다는 걸 보여줍니다."

(2015년 8월 18일 사이언스 데일리 기사 번역)

정보출처: 웁살라 대학

요약: 한 계통이 여럿으로 갈라질 때마다 새로운 종이 진화하게 된다. 이때문에 종들 간의 관계는 각 가지가 종 하나가 되는, '생명의 나무' 로 기술되곤 한다. 연구자들은 진화가 이런 모델에서보다 더 복잡하며 나무가 사실은 덤불에 더 가까우리라는 것을 밝혀냈다.

웁살라 대학의 연구자들은 진화가 우리가 모델로 생각해왔던 것보다 더 복잡하며 '생명의 나무' 가 사실은 덤불에 더 가까우리라는 것을 밝혀냈다. Credit: ⓒ Yury Zap / Fotolia

한 계통이 여럿으로 갈라질 때마다 새로운 종이 진화하게 된다. 이때문에 종들 간의 관계는 각 가지가 종 하나가 되는, '생명의 나무' 로 기술되곤 한다. 웁살라 대학의 연구자들은 진화가 이런 모델에서보다 더 복잡하며 나무보다 사실은 덤불에 더 가까우리라는 것을 밝혀냈다.

1 년 쯤 전에 수백 명의 연구자들로 구성된 컨소시엄이 50여개 조류 종의 유전체 전체를 분석하여 모든 주요 조류 분지군들의 관계를 도식화했다. 여기에는 다양한 계통들이 어떻게 갈라졌는지 그 정확한 순서도 포함되었다.

그 이후 컨소시엄의 구성원들 중 두 명인 웁살라 대학 진화생물학 센터의 알렉산더 서와 한스 엘레그렌은 소위 "점핑 유전자" 를 활용하는 새로운 방법론을 동원해 조류 유전체를 분석하고 이 모델을 더 확장했다.  이들의 결과는 여러 종들 간의 근연관계에 대해 부분적으로 대조되는 그림을 그려냈다.

"약 6500만년 전, 공룡들이 멸종하자 다양한 조류 종들이 아주 빠른 속도로 진화하기 시작했는데, 이렇게 빠른 속도로 진화할 경우 유전체가 종분화 과정에서 완전히 별개의 계통으로 갈라지지 않았다는 것을 알 수 있었습니다." 한스 엘레그렌의 말이다.

이렇게 되는 것은 진화가 빠른 속도로 움직이고 여러 종들이 빠른 속도로 나타났기 때문이다. 이런 일이 일어나면 유전체의 서로 다른 부분들은 새로 생겨난 종들 간의 근연관계에 대해 서로 다른 이야기를 하게 된다. 이 현상은 이전에 이론적으로 설명이 되어 있었고, 한 종에서 다른 종으로 유전자의 변이가 전달되기 때문에 일어난다. 만일 그 이후 한 종이 계속 빠르게 진화한다면 원래 존재했던 유전적 변이들이 각각 어떤 계통에 도달하게 될지는 무작위적인 운에 따라 결정된다. 이 현상은 불완전 계통 분립 (incomplete lineage sorting) 이라고 불린다.

"이전에는 과거로 거슬러 올라가서 불완전 계통 분립의 예를 찾는 것이 어려웠습니다." 한스 엘레그렌의 말이다. "따라서 이런 현상이 어느 정도까지 진화에 영향을 미치는지는 알려지지 않았습니다."

점핑 유전자, 혹은 레트로트랜스포존이라고 불리는 것을 이용해 웁살라 대학의 연구자들은 예를 들면 뻐꾸기가 유전체의 한 부분을 보면 비둘기보다 벌새와 더 가까운 관계인데, 다른 부분을 보면 그와 반대인 경우가 있다는 것을 발견했다. 이번 연구에서는 이런 현상이 존재한다는 것을 확인해주는 여러 예를 보여주고 있다.

이번 연구는 진화 연구에서 연구자들이 시간을 거슬러올라가는 불완전 계통 분립의 예를 기록하고 정량화할 수 있었던 최초의 예들 중 하나이다. 불완전 계통 분립 현상은 이전에 생각했던 것보다 훨씬 더 흔하게 일어났을 가능성이 높다.

"이 현상 때문에 복잡한 근연관계 패턴이 더 많아진다는 것은 생명의 나무를 생명의 덤불로 이해해야 하는 경우가 많아질 것이라는 뜻입니다." 알렉산더 서와 한스 엘레그렌의 말이다.

연구결과는 플로스 바이올로지 (PLoS Biology) 에 출판될 예정이다.

*역주: 개념 자체가 새로운 것은 아니고.. 실제 예들을 정량적으로 보였다는 게 논문의 포인트인가보군요. 난 또 잡종이 많으니 망상진화 (reticulate evolution) 로 이해해야 한다, 이런 얘기가 나올 줄 알았네.

참고문헌

(2015년 8월 18일 사이언스 데일리 기사 번역)

정보출처: 브라운 대학

요약: 지난 4천만년 간 기후가 추워지고 건조해지면서 북아메리카는 따뜻하고 나무가 많던 장소에서 오늘날 우리가 알고 있는 것과 같이 건조하고 사방이 탁 트인 평원으로 바뀌었다. 새 연구에서는 개들이 이러한 변화에 반응하여 어떻게 진화했는지를 보여준다. 연구에 의하면 기후변화가 서식지에서 사냥할 수 있는 기회 역시 변화시키기 때문에 포식자들은 기후변화에 민감하다고 한다.

두 종류의 초기 개, 왼쪽의 헤스페로키온과 그보다 나중에 나타난 오른쪽의 순카헤탄카, 이 둘은 모두 매복 포식자였다. 기후가 이들의 서식지를 변화시키면서 개들은 추격하는 형태의 사냥을 하도록 진화했으며 앞다리 구조 역시 그에 맞게 변화했다. Credit: Mauricio Anton

오래된 개가 사람에게 진화에 대한 새로운 사실을 가르칠 수 있는 법이다. 네이처 커뮤니케이션 (Nature Communications) 에 실린, 최대 4천만년 전까지 거슬러 올라가는 북아메리카의 화석 개에 대한 새로운 연구에 의하면 포식자 그룹 전체의 진화 경로가 기후 변화의 직접적인 결과였다고 한다.

"포식자도 초식동물만큼이나 기후와 서식지에 직접적으로 민감하다는 아이디어를 강력히 뒷받침해주는 결과입니다." 브라운 대학의 풀브라이트 박사후 연구원이었으며 현재는 스페인 말라가 대학의 교수인 주저자 보르자 피게이리도와 공동으로 연구를 진행한 브라운 대학 생태학 및 진화생물학 교수 크리스틴 재니스의 말이다. "논리적인 것처럼 보이지만 이전에는 증명된 적이 없었습니다."

약 4천만년 전, 북아메리카 심장부는 기후가 따뜻하여 숲으로 덮여 있었다. 개들은 북아메리카에서 기원했다. 화석을 보면 이 당시의 종들은 오늘날 볼 수 있는 개보다는 몽구스에 더 가깝게 보였으며 숲이 많은 서식지에 잘 적응되어 있는 작은 동물이었다. 이들의 앞다리는 달리기에 특화되어 있지 않았고 생각없이 근처를 지나가는 먹잇감과 씨름할 수 있도록 유연함을 가지고 있었다.

하지만 불과 200만년 정도가 지나가 지구 전체의 기후가 상당히 추워지기 시작했으며 북아메리카에서는 록키 산맥이 융기하면서 내륙지방의 기후가 건조해지기 시작했다. 숲은 천천히 사방이 탁 트인 초원으로 변해갔다.

평원의 강아지들

이런 변화가 육식동물의 진화에 영향을 끼쳤을까? 이것을 알아내기 위해 피게이리도와 뉴욕에 위치한 미국 자연사박물관의 잭 쳉을 포함한 연구팀은 약 4천만년 전에서부터 200만년 전에 이르는 기간동안 살았던 32종의 개들에서 이빨과 팔꿈치를 살펴보았다. 연구팀은 박물관에 보관된 이들 뼈에서 분명한 패턴을 볼 수 있었다. 이와 동시에 기후 변화가 식생을 변화시켜 개들은 숨어있다가 사냥하는 동물에서 오늘날의 코요테나 여우처럼 달려가서 덮치는 포식자로, 그리고 결국에는 하루 종일 카리부를 추격해 사냥하는 고위도 지방의 끈질긴 늑대들로 진화했다.

"팔꿈치는 육식동물이 앞다리로 어떤 동작을 하는지, 그러니까 이들이 어떤 식의 이동을 할 수 있는지를 알려주는 좋은 대용물입니다." 재니스의 말이다.

팔꿈치가 보여주는 숨길 수 없는 변화는 윗팔뼈의 기저부 구조가 아랫팔뼈와 어떻게 맞물리는지와 관계가 있다. 개의 경우 초기에는 먹잇감을 잡고 씨름을 해야 하기 때문에 앞발을 돌릴 수 있는 구조 (손바닥이 서로 마주볼 수도 있고 땅을 볼 수도 있는 경우) 였다가 장거리 달리기에 특화된, 항상 아래를 보는 구조로 바뀐 것이다. 오늘날의 고양이들은 여전히 추격해서 사냥하는 것보다는 매복을 하는 경향이 있기 때문에 (치타는 예외다) 앞다리도 그에 맞는 형태를 가지고 있으나 개과 동물들은 장거리 추격으로 돌아섰다고 재니스는 말한다.

여기에 더해 피게이리도의 연구팀은 개의 이빨이 내구성이 더 강해지는 방향으로 변했다는 것을 알아냈다. 아마도 습하고 잎이 많은 숲 속보다는 먼지가 많은 초원에서 굴러다니던 먹잇감을 씹기에 적합하게 변화했을 것이다.

'군비경쟁' 때문에 다리가 길어진 것은 아니다

재니스의 이전 연구들과 더불어 이번 연구는 포식자들이 단지 사냥감에 대한 "군비경쟁" 식의 반응으로 진화하지 않는다는 것을 시사한다. 포식자들이 빨리 달리기 위한 앞다리를 가지게 된 것은 사슴과 산양들이 빨리 달리기 때문만은 아니다. 이 시기의 초식동물들이 긴 다리를 진화시키고 있긴 했지만 이번 연구에서 분명히 볼 수 있는 것은 포식자의 진화가 사냥감의 몸 구조보다는 기후와 연관된 서식지의 변화와 시기적으로 더 잘 맞아들어간다는 점이다.

그러니까, 그럴 만한 공간이 생기기 전에는 달려가서 덮치는 식의 사냥을 하는 포식자에게 이점이 없었다는 것이다.

"숲에서는 달려가서 덮치는 식의 사냥을 할 이유가 없습니다." 재니스가 빈정거리는 투로 말했다. "나무에 부딪히기나 했겠죠."

포식자들이 지난 4천만년 동안 기후변화와 함께 진화해 왔다면 이들은 현재 진행중인, 인류가 만들어내고 있는 기후변화에 대해서도 계속 반응할 가능성이 높다고 저자들은 주장한다. 이번 연구결과는 우리가 만들어내고 있는 기후변화의 결과를 예측하는데 도움을 줄 수 있을 것이다.

"지금은 미래에 닥쳐올 인간에 의한 변화를 살펴보고 있습니다." 재니스의 말이다.

정보출처

(2015년 8월 18일 사이언스 데일리 기사 번역)

정보출처: 바젤 대학

요약: 신석기 시대 유럽의 폭력적인 충돌은 지금까지 알려졌던 것보다 더 잔혹했다. 약 7000년 정도 된 쇼네크-킬리안슈타텐 대량 매장지 (mass grave) 에 대한 최근의 인류학적 분석의 결과이다. 연구결과에 의하면 희생자들은 살해되고 고의로 사지가 절단되었다.

죽기 직전이나 직후에 입은 심한 상처. 세 살에서 다섯 살 정도 된 아이의 머리뼈에서 발견되었다. Credit: University of Basel, IPNA

신석기 시대 유럽의 폭력적인 충돌은 지금까지 알려졌던 것보다 더 잔혹했다. 바젤 대학과 마인츠 대학의 연구자들이 약 7000년 정도 된 쇼네크-킬리안슈타텐 묘지에 대해 수행한 최신 인류학적 분석의 결과이다. 미국 국립과학원 회보 (Proceedings of National Academy of Science) 에 실린 연구결과에 의하면 희생자들은 살해되고 고의로 사지가 절단되었다.

이 시기는 대략 유럽인들이 최초로 농업을 시작했을 때였다. 신석기 초기 (B.C. 5600 년에서 4900 년), 특히 소위 선형 토기 문화 (Linear Pottery culture, 독일어로 Linearbandkeramik, LBK) 시기의 갈등과 전쟁이 어느 정도였는지는 논쟁이 많은 연구 주제였다. 사회 간의 긴장이 이 시대의 종말을 초래했는지가 특히 불명확했다. 지금까지 발견된 이 시기의 대량 매장지 두 곳 (독일 탈하임과 오스트리아의 아스파른/슐레츠) 은 무장집단 간의 갈등으로부터 기인한 것으로 알려져 있다.

바젤 대학과 마인츠 대학의 연구자들은 2006년에 발견된 학살지, 독일의 쇼네크-킬리안슈타텐 대량매장지에서 나온 인류 유해를 분석하고 새로 발견된 사항들을 보고하였다. 이들의 연구결과는 선사시대의 공격자들이 희생자들에게 이전에 보지 못했던 폭력을 사용했다는 것을 보여주고 있다. 연구자들은 최소한 26 명, 대부분 성인 및 아동 남성의 골격과 뼈를 분석하고 조사했으며 이들 대부분은 중상을 입고 있었다.

고문과 사지절단

뼈에서 발견되는, 화살에 맞은 여러 형태의 상처 외에도 머리와 얼굴, 그리고 이빨이 크게 손상된 경우가 많이 발견되었으며 죽기 직전이나 직후에 만들어진 상처들도 있었다. 거기에 더해 공격자들은 희생자들의 다리를 체계적으로 부러뜨렸는데, 이것은 고문 및 의도적인 사지절단이 있었음을 의미한다. 여성의 유해는 몇몇만이 발견되었는데, 여성이 전투에 능동적으로 참여하지는 않았던 것 같고, 아마도 공격자들이 여성을 납치해 갔던 것으로 보인다.

따라서 이번 연구의 저자들은 이러한 대량살육이 한 번 있었던 사건이 아니라 중앙 유럽 신석기 시대 초기에 자주 있었던 일이라고 보고 있다. 지금까지 조사된 신석기 시대의 대량살육지들이 모두 서로와 상당한 거리를 두고 있다는 것이 이런 결론을 지지해 준다. 연구자들은 이렇게 엄청나고 체계적인 폭력의 목적은 상대방 공동체 전체의 절멸이었으리라고 추정한다. 이번 연구를 주도한 것은 마인츠 대학의 인류학 연구소장을 지냈으며 2014년부터 바젤 대학의 객원 교수로 있는 쿠르트 W. 알트 교수이다.

참고문헌

(2015년 8월 18일 사이언스 데일리 기사 번역)

정보출처: 토호쿠 대학

요약: 새로운 연구에서 고대의 바다에 충돌한 운석이 핵염기와 아미노산을 만들어냈을 수도 있다는 것을 보였다. 연구자들은 운석이 고대의 바다에 떨어지는 것을 모사한 충돌 실험을 수행하여 이런 결과를 얻었다.

운석이 지구에 충돌해서 핵염기가 만들어지는 장면. Credit: Dr. Yoshihiro Furukawa

새로운 연구에서 고대의 바다에 충돌한 운석이 핵염기와 아미노산을 만들어냈을 수도 있다는 것을 보였다. 토호쿠 대학, 국립 재료과학 연구소 및 히로시마 대학의 연구자들은 운석이 고대의 바다에 떨어지는 것을 모사한 충돌 실험을 수행하여 이런 결과를 얻었다.

연구팀이 충돌 이후 얻어낸 물질들을 세밀하게 분석하자 무기화합물로부터 핵염기와 아미노산이 만들어진 것을 발견했다. 이 연구는 이번주에 학술지 'Earth and Planetary Science Letters' 에 실렸다.

오늘날 생명의 모든 유전 정보는 핵염기 서열의 형태로 DNA 에 저장되어 있다. 하지만 생명체가 있기 전의 지구에 존재하던 무기화합물에서 핵염기가 형성되는 것은 어려운 일이라고 간주되어왔다.

2009년에 이 연구팀은 운석 충돌 모의실험을 통해 가장 단순한 아미노산인 글리신이 형성될 수 있음을 보고했다. 이번에는 탄소 공급원을 중탄산염으로 바꾸고 1단 추진체 화포 (single stage propellant gun) 를 이용하여 초속 1km 에 달하는 초고속 충돌 실험을 수행했다.

연구팀은 두 종류의 핵염기와 아홉 조류의 단백질을 만들 수 있는 아미노산 등 훨씬 다양한 생명의 구성요소가 형성되었다는 것을 발견했다. 이 결과는 지구상에서 유전물질 분자가 어떻게 최초로 형성되었을지에 대한 새로운 가능성을 제시해 준다.

참고문헌

(2015년 8월 18일 사이언스 데일리 기사 번역)

두툽상어(catshark)에 대한 연구를 통해 팔다리싹(limb bud) 특정 유전자의 기능이나 발현의 변화가 어떻게 물고기 지느러미에서 다리로의 진화를 이끌어냈는지가 밝혀졌다.

정보출처: 유전체 조절 센터

요약: 두툽상어(catshark)에 대한 연구를 통해 팔다리싹(limb bud) 특정 유전자의 기능이나 발현의 변화가 어떻게 물고기 지느러미에서 다리로의 진화를 이끌어냈는지가 밝혀졌다. 이번 발견으로 어류가 어떻게 초기 네발동물 형태로 진화해 땅 위에 살게 되었는지에 대한 새로운 통찰을 얻게 되었다.

지느러미에서 다리로의 진화 모형. 앞쪽 (녹색) 과 뒤쪽 (파란색) 필드의 균형에 생긴 점진적인 변화가 지느러미에서 다리로의 진화를 이끌었을 수 있다. Credit: Mikiko Tanaka, Tokyo Institute of Technology

두툽상어(catshark)에 대한 연구를 통해 팔다리싹(limb bud) 특정 유전자의 기능이나 발현의 변화가 어떻게 물고기 지느러미에서 다리로의 진화를 이끌어냈는지가 밝혀졌다. 도쿄 기술연구소 (Tokyo Tech), 바르셀로나의 유전체 조절 센터 (Centre for Genomic Regulation) 의 연구자들 및 기타 협력자들의 이번 발견은 학술지 ‘e라이프(eLife)’ 에 출판되었으며 어류가 어떻게 초기 네발동물 형태로 진화해 땅 위에 살게 되었는지에 대한 새로운 통찰을 가져다 주었다.

네 다리를 가지고 땅 위에 살던 최초의 생명체 -- 초기 네발동물 -- 는 지느러미가 다리로 바뀐 후 어류에서 진화했다. 지느러미에서 다리로의 진화는 형태적 변화가 지구상의 생명체를 얼마다 극적으로 바꿔놓을 수 있는지 보여주는, 중요하지만 아직까지 풀리지 않은 수수께끼이다. 도쿄 기술연구소와 유전체 조절 센터의 연구자들이 일본 및 스페인의 연구자들과 협력하여 지느러미의 골격 구조 패턴을 제어하는 유전적 변화가 다리의 진화, 그리고 초기 네발동물의 발흥을 이끌어냈는지를 밝혀냈다.

네발동물의 앞다리는 조상격인 물고기의 가슴지느러미에서 진화했다. 이 지느러미에는 세 개 이상의 뼈가 기저부를 이루어 팔이음뼈 (어깨뼈) 와 연결된다. 기저부를 이루는 뼈들 중앞쪽 (사람 팔로 치면 엄지가 있는 방향) 에 위치한 뼈들은 초기 네발동물에서 사라졌고, 가장 뒤쪽에 있던 뼈만 "윗팔뼈" 가 되어 남았다.

두툽상어의 가슴지느러미 역시 조상격인 물고기에서 볼 수 있는 것과 마찬가지로 세 개의 뼈가 기저부를 이루고 있다. 연구팀은 두툽상어의 지느러미 발달과정을 조사하여 쥐의 팔다리싹과 비교했을 때 지느러미싹의 앞쪽 (엄지가 있는 방향) 과 뒷쪽 (새끼손가락이 있는 방향) 필드의 균형이 이동해 있다는 것을 밝혀냈다.

네발동물 팔다리싹의 앞쪽 및 뒷쪽 필드 균형을 제어하는 주요 조절 단백질은 Gli3 이다. 이 단백질은 팔다리싹의 앞쪽 부분에서 발현되며, 세포들에게 몸의 전후방축에서 어디에 위치해 있는지 정보를 제공해 주는 몇몇 유전자의 발현을 조절한다. 예를 들어 Alx4 와 Pax9 는 팔다리싹 앞쪽의 작은 부분에서 발현되며 Hand2 는 뒤쪽 필드의 넓은 영역에서 발현된다.

앞쪽 및 뒷쪽 필드의 균형 이동이 지느러미에서 다리로의 진화 과정에서 일어났는지를 알아내기 위해 유전체 조절 센터의 샤프 연구실에서 박사후 연구원으로 있는 오니마루와 동료들은 두툽상어 가슴지느러미의 앞-뒤 패터닝에 관여하는 유전자의 발현, 기능 및 조절을 쥐의 것과 비교했다. 이들은 두툽상어 배아의 가슴지느러미에서 Gli3 발현은 뒤쪽에서 상대적으로 강하게 나타났으며 앞쪽과 뒷쪽 필드의 균형이 이동했다는 것을 알아냈다. 이것은 네발동물이 진화하면서 커다란 유전적 변화 (후방화 posteriorisation) 가 일어났음을 의미한다.

거기에 더해 이들은 두툽상어 유전체에 쥐 및 기타 네발동물에서 볼 수 있는 염기서열로 네발동물 팔다리싹의 뒤쪽 부분에서 Gli3 의 발현을 억제해주는 부분이 없다는 것을 알아냈다. 억제자(repressor)로 알려진 Gli3 이 앞쪽에만 제한적으로 발현된다는 것은 이 부분에서 골격 구조가 없어지는 결과를 가져올 수 있다. 연구자들이 실험적으로 두툽상어의 가슴지느러미싹을 "후방화" 시키자 지느러미에서 앞쪽에 있어야 할 골격 구조가 없어지고 팔이음뼈와 연결되는 뼈가 하나만 남아서 틱타알릭의 가슴지느러미와 비슷한 형태가 되었다.

이 결과들은 지느러미에서 다리로의 진화가 전방 및 후방 필드 균형의 이동 ("후방화") 과 앞쪽에 위치한 골격 요소를 잃는 것이 지느러미에서 다리로 진화하는 데 중요한 유전적 사건 중 하나였다는 것을 시사하고 있다. 유전체 전반에 걸친 연구, 특히 Gli3 의 역할에 대한 향후 연구가 이루어지면 이번 연구결과를 더 잘 이해할 수 있게 될 것으로 보인다.

참고문헌

(2015년 8월 18일 사이언스 데일리 기사 번역)

정보출처: 루드비히 막시밀리안 뮌헨 대학교

요약: 연구자들이 마이크로CT 기술을 이용해 중국의 유명 라거슈태테인 청장에서 매우 잘 보존된 절지동물 화석을 종 수준까지 동정해냈다.

왼쪽은 광학현미경을 통해 찍은 화석의 사진. 오른쪽의 마이크로CT 이미지에서는 암석 속에 숨겨져 있던 구조와 세부사항까지 볼 수 있다.  Credit: Image courtesy of LMU

뮌헨 루드비히 막시밀리안 대학 (LMU) 의 연구자들이 마이크로CT 기술을 이용해 중국의 유명 라거슈태테인 청장에서 매우 잘 보존된 절지동물 화석을 종 수준까지 동정해냈다.

현대적인 영상기법을 이용하면 하나 밖에 없는 화석 표본들의 내부 구조를 비침습적인 방법으로 자세히 연구할 수 있다. LMU 생물학과의 유 리우 박사의 주도 하에 연구자들은 마이크로CT 를 이용해 중국 남서부 청장의 유명한 화석 층들에서 발견된 표본을 조사하여 이 방식의 강력함을 보여주었다. 이번 연구의 결과는 온라인 오픈 액세스 저널 '사이언티픽 리포트 (Scientific Reports)' 에 출판되었으며 화석이 들어 있는 암석 조각 안쪽에 보존된 해부학적 세부사항까지 보여주는 마이크로CT 의 장점을 드러냈다.

중국의 청장 화석 라거슈태테는 유네스코 세계유산으로 5억2000만년 전의 화석 생물들이 풍부하게 발견된다. 이곳의 지층은 소위 캄브리아기 대폭발 -- 매우 다양하고 풍부한 종의 다세포동물군이 화석 기록에서 상대적으로 갑작스럽게 나타난 사건 -- 을 보여주는 암석들 중 가장 오래된 축에 속한다. 이곳 지층의 표본들 다수는 엄청나게 잘 보존된 상태로 발견된다. 특히 생물의 연질부가 이곳에 퇴적물에 뚜렷한 자국을 남기고 있다. 광물로 치환된 유기체의 골격은 화석이 발견된 퇴적암 조각의 표면 아래 수 mm 까지 파묻혀 있는 경우가 많다. 이런 화석의 구조를 연구하자면 먼저 주위를 둘러싼 암석으로부터 해당 표본을 분리해내야 한다. "이 과정에서 불가피하게 아주 세밀한 구조들이 부서지기 마련입니다. 그래서 청장 동물군의 화석에 대해 지금까지 출판된 연구들을 보면 표면에서 볼 수 있는 구조를 광학현미경이나 형광현미경으로 주의깊게 관찰한 것이었습니다." 유 리우의 설명이다.

LMU 연구팀은 청장의 3차원적으로 보존된 화석을 마이크로CT 기법을 통해 연구한 결과를 최초로 보고하고 있다. 연구팀의 설명에 따르면 마이크로CT 는 한 표본에 대해 여러 각도에서 X선 사진을 찍은 후 수학적 계산을 통하여 원래 표본의 3차원 모델을 만들어내는 것이라고 한다. 이 기법은 이제 고생물학에서 잘 알려진 분석 기법이 되었지만 아직까지 청장에서 발견된 화석에는 적용된 적이 없었다. 유 리우의 연구에서는 청장에서 발견된 표본 하나의 내부구조를 조사했으며 그 결과 이 표본을 상징적인 (하지만 지금은 멸종한) 삼엽충과 유사한 점을 많이 보이지만 매우 드물게 청장에서만 발견되는 절지동물 종인 잔다렐라 스펙타쿨룸 (Xandarella spectaculum) 으로 동정할 수 있었다. 3차원적으로 재구성된 표본을 보면 암석 기질에 숨겨져 있던 화석의 세부구조에 대해 상세하게 알 수 있다. 새로운 결과에 기반해 유 리우는 "마이크로CT 가 청장에서 발견되는 3차원적으로 보존된 화석 표본들을 분석하는 강력한 도구입니다" 라고 확신에 찬 주장을 하고 있다.

참고문헌

(2015년 8월 17일 사이언스 데일리 기사 번역)

새로운 분석에 의하면 최초의 속씨식물이 어떤 것이었는지에 대한 생각에 큰 변화가 있을 것이라고

정보출처: 인디애나 대학

요약: 유럽의 고식물학자들이 1억2500만년에서 1억3000만년 된, 민물에 서식하던 식물의 화석이 지구 역사 상 최초의 속씨식물 중 하나라는 것을 밝혔다.

몬트세키아 (Montsechia) 화석의 대형 표본. 보통은 작게 조각난 화석만이 발견된다. Credit: David Dilcher

인디애나 대학의 고식물학자인 데이비드 딜처 및 유럽의 동료들이 1억2500만년에서 1억3000만년 된, 민물에 서식하던 식물의 화석이 지구 역사 상 최초의 속씨식물 중 하나라는 것을 밝혔다.

이번 발견은 8월 17일 '미국 국립과학원 회보 (Proceedings of the National Academy of Sciences) 에 발표되었으며 지구 역사 상 최초의 꽃, 혹은 속씨식물로 간주되는 식물이 어떤 형태였는가 하는 문제의 답에 큰 변화를 가져오는 발견이다.

"이번 발견은 현화식물 (꽃을 피우는 식물) 의 초기 진화 역사 및 이들 식물이 다른 식물이나 동물의 진화에 어떤 역할을 했는지에 대한 중요한 질문을 던지는 것입니다." 인디애나 대학 블루밍턴 문리과대학 지질과학과의 명예교수인 딜처의 말이다.

수생식물인 몬트세키아 비달리 (Montsechia vidalii) 는 현재 스페인의 산악지대가 된 과거의 민물호수에 풍부하게 서식하던 식물이다. 이 식물의 화석은 100년도 더 전에 스페인 중부 이베리아 산맥과 프랑스와의 국경 가까이, 피레네의 몬트섹 산맥에서 볼 수 있는 석회암 퇴적층에서 처음 발견되었다.

최초의 꽃 중 하나라는 주장이 있는 아르카이프룩투스 시넨시스 (Archaefructus sinensis) 는 중국에서 발견된 것인데 역시 수생식물이다.

"'최초의 꽃' 은 기술적으로 말하자면 신화입니다. '최초의 인간' 처럼요." 속씨식물 해부학과 형태학의 전문가로 국제적인 인정을 받는 딜처의 말이다. 딜처는 수십년 간 현화식물이 부상하고 널리 퍼져간 과정을 연구했다. "하지만 이번 새로운 분석으로 몬트세키아가 아르카이프룩투스와 동시대이거나 더 오래된 화석이라는 것을 알게 되었습니다."

딜처는 또 이번 연구에 사용된 화석들이 이전의 여러 분석에서 "잘 이해되지 않았고, 잘못 해석되기도 했다" 고 주장했다.

"이 화석들에 대한 재해석을 통해 식물학의 주요 수수께끼에 대한 새롭고 매혹적인 관점을 얻게 되었습니다." 코네티컷 대학의 생태 및 진화생물학 교수로 PNAS 에 이번 발견에 대한 논평을 쓴 도날드 H. 레스의 말이다. "데이비드의 연구는 현화식물이 세를 얻어 전세계적으로 우세하게 된 사건에 뒤따르는 진화적, 생태학적 사건들을 밝혀내려고 하는 끊임없는 노력에 정말로 중요한 기여를 한 것입니다."

이번 결론은 몬트세키아의 화석 표본 1,000 점 이상에 대한 조심스러운 분석 후에 내려진 것이다. 암석에 염산을 한 방울씩 떨어뜨리는 방식으로 몬트세키아 줄기와 잎의 구조를 얻어냈다. 몬트세키아의 큐티클 층 -- 잎을 보호하고 있는 얇은 막으로 잎의 모양을 보여준다 -- 역시 질산과 염소산칼륨의 혼합물을 이용해 조심스럽게 표백되었다.

연구팀은 스테레오 현미경, 광학현미경 및 주사전자현미경 등을 통해 표본을 조사하였다.

1억2500만년에서 1억3000만년이라는 화석의 나이는 같은 지역의 다른 화석들과의 비교를 통해서 얻어진 것이다. 특히 민물 조류(algae)인 카로파이트(charophytes)는 몬트세키아가 살았던 시대가 백악기 초기의 바렘절 (Barremian age) 이라는 것을 알려주었다. 따라서 이 현화식물은 브라키오사우루스나 이구아노돈 등과 같은 공룡들과 동시대에 살았던 것이다.

화석화된 식물의 구조를 정확하고 꼼꼼하게 분석하는 것은 식물학의 다른 분야와는 달리 고식물학에서는 여전히 핵심적인 역할을 한다. 수백만년 전에 살았던 고대 식물의 분자적 성질에 대해서는 알아낼 방법이 없기 때문이라고 딜처는 말한다.

몬트세키아 화석을 조심스럽게 조사하는 것은 특별히 중요한데, 대부분의 현대 식물학자라면 이 화석을 현화식물이라고 생각하지도 않았을 것이기 때문이다.

"몬트세키아에는 뚜렷하게 '꽃' 이라고 부를 만한 부분, 즉 꽃잎이나 곤충을 불러들이기 위해 꿀을 만들어내는 구조 같은 것이 없고, 생애 전체를 물 속에서 보냈습니다." 딜처의 말이다. "열매에는 씨앗이 하나 들어 있는데" -- 속씨식물을 정의하는 특성이다 -- "위아래가 거꾸로 되어 매달려 있죠."

딜처에 의하면, 몬트세키아가 이번 연구에서 몬트세키아의 가장 현대적인 자손으로 밝혀진 케라토필룸 (Ceratophyllum) 과 겉보기에는 닮았다고 한다. 붕어마름 혹은 뿔이끼라고도 알려진 케라토필룸은 어두운 녹색의 수생식물로 굵고 술이 많은 잎 때문에 오늘날의 수족관이나 연못에 관상용으로 많이 쓰인다.

다음 연구 주제로 딜처와 동료들은 몬트세키아와 케라토필룸을 연결해주는 종들에 대해 더 많은 것을 이해하고 싶어 하며 또 다른 속씨식물 종들이 언제 고대의 조상들로부터 갈라져 나갔는지도 더 깊이 탐구하고 싶어한다.

"초기의 몇몇 속씨식물이 어떻게 거대하고 아름답고 다양한 현화식물이 되어 오늘날 지구상의 거의 대부분 환경에 살게 되었는지에 대해서는 여전히 알아내야 할 것이 많습니다." 딜처의 말이다.

참고문헌

(2015년 8월 17일 사이언스 데일리 기사 번역)

정보출처: 오레건 주립대학

요약: 도미니카 공화국에서 호박 속에 보존된 도롱뇽이 발견되었다. 도롱뇽이 호박 속에서 발견된 것은 도롱뇽이 한때 카리브해 지역에서도 살았다는 것을 최초로 보여준다. 지금은 카리브해 지역에 도롱뇽이 살지 않는다.

지금은 도롱뇽이 모두 멸종된 지역인 도미니카 공화국에서 예상치 못하게 최초로 호박 속에서 발견된 도롱뇽. Credit: Photo by George Poinar, Jr., courtesy of Oregon State University

2천만년 전, 현재의 도미니카 공화국에서 도롱뇽 한 마리가 포식자에게 다리를 하나 내주며 간신히 도망쳤다. 하지만 이 도롱뇽은 곧 끈적끈적한 송진 속에 빠졌고, 송진은 화석이 되어 도롱뇽은 호박 속에 영원히 갇히게 되었다.

2천만년 전의 이 사건을 그대로 보존한 화석 기록으로부터 이전에는 알려지지 않았던 사실이 하나 밝혀졌다. 예전에는 카리브해의 섬에도 도롱뇽이 살았던 것이다. 오늘날 카리브해 전지역에서는 도롱뇽을 찾아볼 수 없다.

현재는 멸종되었고, 이전에는 알려지지 않았던 새 도롱뇽의 이름은 팔라이오플레토돈 히스파니올라이 (Palaeoplethodon hispaniolae) 라고 논문의 저자들에 의해 명명되었으며 카리브해 섬들의 생태학적, 지질학적 역사에 대해 더 많은 실마리들을 던져주었다. 짧았던 도롱뇽의 삶과 -- 아직 어린 개체였다 -- 충격적인 결말에 대한 논문은 학술지 '팔레오디버시티 (Palaeodiversity)' 에 출판되었으며 오레건 주립대학과 캘리포니아 대학 버클리의 연구자들이 참여했다.

"호박 속에 들어있는 것을 처음 보았을 때 깜짝 놀랐습니다." 오레건 주립대학의 명예교수이자 호박에 보존된 곤충, 식물 및 기타 생명체들에 대한 전문가인 조지 포이나르 2세의 말이다. 이렇게 호박 속에 보존된 화석들은 연구자들로 하여금 고대 생태계를 재구성할 수 있게 해준다.

"도롱뇽 화석은 어떤 종류든 매우 드뭅니다. 그리고 호박 속에 보존된 도롱뇽은 한 번도 발견된 적이 없지요." 포이나르의 말이다. "게다가 도미니카 공화국의 호박에서 도롱뇽을 발견한다는 것은 더더욱 예상하지 못했던 일입니다. 살아있는 것이든 죽은 것이든 이 지역에서는 도롱뇽이 한 번도 발견된 적이 없기 때문입니다."

이 화석 도롱뇽은 오늘날 북아메리카, 특히 애팔래치아 산맥에 널리 퍼져 있어 흔히 볼 수 있는 플레토돈과 (Plethodontidae) 에 속한다. 하지만 이 도롱뇽은 앞뒷다리의 발가락이 뚜렷하게 구분되어 있지 않고 작게 튀어나온 부분 전체를 물갈퀴가 덮고 있다. 따라서 오늘날의 플레토돈과 도롱뇽들처럼 나무를 잘 오르는 종류는 아니었을 것이며 작은 나무나 꽃을 피우는 열대식물에서 살았을 것이라고 포이나르는 말한다.

포이나르에 따르면, 이 표본은 도미니카 공화국 북부, 푸에르토 플라타와 산티아고 사이의 산맥에 위치한 호박 광산에서 나온 것이라고 한다.

"이 화석의 발견으로 카리브해에도 예전에는 도롱뇽이 있다는 것이 밝혀졌지만, 이들이 왜 멸종했는지는 여전히 수수께끼입니다." 포이나르의 말이다. "기후 변화 사건으로 멸종되었을 수도 있고, 특정 종류의 포식자에게 특별히 취약했을 수도 있습니다."

또 다른 수수께끼 하나는 도롱뇽이 대체 어떻게 이곳에 오게 되었는가 하는 것이다. 물리적인 특징들을 보면 이 화석은 아메리카 대륙의 적도지역에서 진화해온 플레토돈과 도롱뇽의 초기 계통에 속하는 것으로 보인다.

화석의 나이는 2천만년에서 3천만년 정도이고 이 계통은 4천만년에서 6천만년 전까지 거슬러올라갈 수 있는데, 이것은 현재의 쿠바, 자메이카, 푸에르토리코와 히스파니올라 섬등을 포함하는 원시 대안틸레스 제도 (Progo-Greater Antilels) 가 남북아메리카와 아직 연결되어 있던 시기다. 도롱뇽은 이 섬들이 판과 더불어 카리브해를 떠도는 동안 그대로 남아있었던 것일 수도 있다. 또 해수면이 낮았던 시기에 육교를 통해 섬으로 옮겨갔을 수도 있으며, 몇몇 도롱뇽이 떠다니는 (나무 등의) 잔해 위에 올라타 바다를 건넜을 수도 있다.

포이나르에 따르면 이런 발견은 생태학자들과 지질학자들이 지구의 역사에서 고대의 사건들을 재구성하는데 도움을 주는 것이라고 한다.

"자메이카에서 발견된 코뿔소 화석도 있고, 도미니카 공화국에서 발견된 재규어 화석도 있습니다. 도미니카 공화국의 호박 화석을 만들어낸 나무들은 동아프리카에 서식하는 나무와 가장 가까운 관계이기도 합니다." 포이나르의 말이다. "이런 발견들이 모두 고대 생태계의 생물학적, 지질학적 측면들을 재구성하는데 도움을 주고 있습니다."

참고문헌

(2015년 7월 23일 사이언스 데일리 기사 번역)

정보출처: 버지니아 공대

요약: 고대의 암석에서 철의 분화를 측정한 자료가 고대 해양의 화학 조성을 재구성하는 데 사용되었다. 분석결과에 따르면 복잡한 생명형태 출현의 계기가 된 것은 이전에 생각했던 것보다 더 적은 양의 산소였다고 한다.

이번 발견은 오랫동안 받아들여지던 이론, 즉 산소 농도에 급격한 변화가 미생물, 조류, 그리고 해면동물 등 덜 복잡한 형태의 생물로부터 고래, 상어, 그리고 오징어 같은 복잡한 형태의 생물이 진화하는 데 중요한 역할을 했다는 이론에 의문을 제기하고 있다. Credit: ⓒ Richard Carey / Fotolia

버지니아 공대의 지질과학자들을 포함하여 여러 기관의 과학자들이 참여한 연구팀의 연구에 의하면, 산소가 동물 초기 진화를 이끈 요인이었다면 산소농도가 아주 조금만 높아졌더라도 그런 변화가 가능했을 것이라고 한다.

이번 발견은 네이처 지에 출판되었는데, 오랫동안 받아들여지던 이론, 즉 산소 농도의 급격한 변화가 미생물, 조류, 그리고 해면동물 등 덜 복잡한 형태의 생물로부터 고래, 상어, 그리고 오징어 같은 복잡한 형태의 생물이 진화하는 데 중요한 역할을 했다는 이론에 의문을 제기하고 있다.

연구자들은 수중 산소농도나 공기중 산소농도가 모두 높아졌지만 생물계에 큰 변화를 일으키기 위해 필요하다고 예전에 생각되었던 것보다는 덜 높아졌다는 것을 발견했다.

"6억3500만년에서 5억4200만년 전에 산소농도가 낮긴 하지만 복잡한 동물이 발생할 수 있게 해주는 중요한 문턱을 넘어섰다고 생각합니다." 버지니아 공대 과학대학의 지질과학 조교수인 벤자민 길의 말이다. "그 문턱이라는 것이 10 에서 40퍼센트 정도의 증가였고, 지구의 역사상 산소농도가 높아진 사건은 이것이 두번째였습니다."

과학자들은 오래전 해저의 진흙이었다가 암석이 된 셰일에서 발견되는 철을 분석하여 산소농도를 추정한다. 암석에 함유된 철의 위치와 양은 고대 해수의 화학적 조성이 시간이 지남에 따라 어떻게 변했는지에 대한 중요한 실마리다.

연구팀은 전세계에 걸친 암석 자료를 수집 및 분석하고 통계적인 모델을 만들었다.

동물을 포함하여 지구에 사는 많은 유기체들은 에너지를 만들고 생명 유지에 필요한 기능들을 수행하기 위해 산소를 필요로 한다.

"앞으로는 더 산소농도 증가의 크기에 있어서 더 정확한 범위를 알아야 할 것이고 초기 동물의 생리적 요구사항을 알아야 할 것입니다. 그래야 캄브리아기의 동물들에게 산소농도 증가가 어떤 영향을 끼쳤는지 계속해서 검증할 수가 있습니다." 스탠포드 대학 지질환경과학과 조교수이자 이번 논문의 제 1저자인 에릭 스펄링의 말이다.

*역주: 사이언스 데일리의 글은 대부분 각 기관들에서 보내온 보도자료에 약간의 편집이 들어가거나 그대로 싣거나 하는 것인데, 이 글은 아주 안 좋은 보도자료의 예입니다. 이전에 생각했던 산소농도 증가의 정도는 얼마인지, 이번 연구의 결과는 그와 비교해서 어느 정도의 증가를 이야기하는 것인지 제목을 보면 생각할 수 있는 단순한 의문들에 대해 아무런 답도 주고 있지 않습니다. 그러면 논문을 읽으면 될 것 아니냐... 네 사실은 그렇죠. 하지만 번역한 것이 아까워서 그냥 발행합니다. -_-;;

참고문헌

(2015년 8월 13일 사이언스 데일리 기사 번역)

분석 결과는 이전의 결론, 즉 이 자국이 석기로 동물을 도살한 흔적이라는 것을 뒷받침하고 있다.

정보출처: 에모리 의대

요약: 철저한 통계분석에 의하면 에티오피아의 디키카 유적지에서 발견된 340만년 전의 동물 뼈 두 개에서 볼 수 있는 자국은 밟혀서 만들어진 것이 아니라고 한다. 이번 연구를 통해 인류 조상들의 도구 제작 및 육식의 기원에 대해 탐구 중인 연구자들이 야외조사와 분석에 사용할 수 있는 새로운 방법론이 개발되었다.

논쟁의 대상이 된 두 개의 뼈 중 하나인 화석화된 갈비뼈의 자국에 대한 디테일. "현재 접근가능한 모든 자료를 가지고 추론해 볼 때 이 자국과 가장 잘 맞아들어가는 것은 석기로 동물을 도살할 때 생긴 자국이라는 것입니다." 에모리 대학의 인류학자인 제시카 톰슨의 말이다. Credit: Photo by Zeresenay Alemseged.

철저한 통계분석에 의하면 에티오피아의 디키카 유적지에서 발견된 340만년 전의 동물 뼈 두 개에서 볼 수 있는 자국은 밟혀서 만들어진 것이 아니라고 한다. 학술지 '저널 오브 휴먼 이볼루션 (The Journal of Human Evolution)' 에 실린 이번 연구를 통해 인류 조상들의 도구 제작 및 육식의 기원에 대해 탐구 중인 연구자들이 야외조사와 분석에 사용할 수 있는 새로운 방법론이 개발되었다.  

"우리 분석에 따르면 이 뼈들에서 볼 수 있는 자국은 확실히 밟혀서 만들어진 것은 아닙니다." 에모리 대학 인류학과의 조교수로 이번 연구의 주저자인 제시카 톰슨의 말이다. "현재 접근가능한 모든 자료를 가지고 추론해 볼 때 이 자국과 가장 잘 맞아들어가는 것은 석기로 동물을 도살할 때 생긴 자국이라는 것입니다."  

두 개의 표본 -- 중간 크기의 산양 정도로 보이는 동물의 넙다리뼈, 그리고 들소와 비슷한 동물의 갈비뼈 -- 에서 볼 수 있는 12 개의 자국은 의도적으로 잘라내고 때린 자국과 가장 비슷하게 닮았다고 톰슨 교수는 말한다. "이 뼈를 아주 강한 힘으로 여러 차례 때린 것으로 보입니다."

이 논문은 두 뼈에 가해진 타격이 석기를 이용해 도살할 때 나타나는 특징적인 흔적이라는, 2010년 네이처에 출판된 원래의 해석을 뒷받침해준다. 이 해석에 많은 사람들이 놀랐는데, 석기를 사용했다는 증거의 연대 뿐 아니라 대형 동물을 잡아 도살한 시기도 80만년이나 이전으로 거슬러 올라가야 하기 때문이다.

네이처에 실린 논문에 대한 반박이 2011 년 미국 국립과학원 회보 (Proceedings of the National Academy of Sciences) 에 실렸다. 이 논문은 뼈에서 볼 수 있는 자국이 날카로운 퇴적물들 사이에 섞여 우연히 밟히면서 생긴 자국이라고 주장했다. 그로 인해 이 발견의 중요성과 뼈의 자국이 밟혀서 생긴 것인지에 대해 일련의 논쟁이 이어졌다.

이번 논문에서 톰슨과 공저자들은 같은 지역에 퇴적된 4000 개 이상의 다른 뼈들의 표면을 조사했다. 그리고 통계적인 방법을 통해 뼈에서 발견한 450 개 이상의 자국을 비교하여 실험적으로 밟혀서 생긴 자국들과 논쟁거리가 된 두 개의 뼈 표본에 있는 자국을 비교했다.

"이 자국을 만들어낸 원인이 무엇인지를 정말로 이해하고 싶었습니다." 톰슨의 말이다. "인류 진화에 있어서 가장 중요한 질문 중 하나는 우리가 언제 고기를 먹기 시작했는가입니다. 고기를 먹었다는 것이 우리가 큰 뇌를 진화시킬 수 있었던 이유라는 그럴 듯한 설명으로 간주되기 때문이지요."

알려진 증거에 따르면 우리가 포함된 사람 속은 280만년 전에 등장했다. 최근까지 가장 오래된 석기는 260만년 전의 것이었다. 인간 계통에서 뇌의 조직에는 이미 변화가 일어나고 있었지만 이 시기 이후에는 전반적인 뇌의 크기도 증가하기 시작했다. 뇌의 크기 증가는 주로 고품질의 식습관 덕분이라고 간주된다.

다른 영장류들도 간혹 자신들보다 작은 동물들을 사냥하고 먹는다고 알려져 있지만 자신보다 크고 넙다리뼈의 골수에 지방을 풍부하게 저장하고 있는 동물들은 사냥하지 않는다. 고인류학의 지배적인 가설은 풍부한 동물성 단백질과 골수의 지방을 섭취하여 커져가는 인간의 뇌에 필요한 에너지를 공급할 수 있게 되었다는 것이다.

디키카 유적지의 동물 뼈들은 사람 속보다 훨씬 이전의 것임이 분명한 연대측정 결과를 보여준다. 이들 뼈는 디키카에서 발굴된 330만년 된 화석 사람아과 종, 아우스트랄로피테쿠스 아파렌시스 (Australopithecus afarensis) 보다 조금 더 오래된 퇴적층에서 발견되었다.

톰슨은 동물이 죽은 후 뼈에 어떤 일이 일어나는지를 연구하는 학문분야의 전문가다. "화석 뼈의 이야기를 해석하는 방법만 알고 있다면 뼈는 많은 이야기를 해줄 겁니다." 톰슨의 말이다.

동물, 곤충, 균류, 그리고 나무뿌리 등 전체 생태계가 뼈에 변화를 일으킨다. 뼈가 빨리 묻혔는가? 아니면 태양에 한동안 노출되어 있었는가? 설치류가 쏠거나 악어가 씹은 적이 있는가? 모래나 돌이 많은 땅 위에서 밟혔는가? 혹은 어떤 종류의 도구로 의도적으로 잘리고 맞고 긁힌 적이 있는가?

실험고고학자들이 화석 뼈에 난 자국들을 해석하는 방법 중 하나는 현생동물의 뼈를 가지고 실험해 보는 것이다. 고고학자들은 망치처럼 생긴 돌로 뼈를 때리기도 하고 육식동물에게 먹여보기도 하고 여러 종류의 땅 위에서 뼈를 밟아보기도 한 후 그 결과를 연구한다.

이런 실험으로부터 얻은 지식에 기반해 톰슨은 뼈의 유래나 연대를 알려주지 않은 맹검시험에서 디키카에서 발견된 두 개의 뼈에 생긴 자국이 도살에 의한 것이라고 감정한 세 명의 전문가들 중 하나였다.

PNAS 에 실린 반박 논문 역시 실험적인 방법을 이용하여 뼈의 자국이 전형적으로 밟혀서 생긴 자국이라는 결론을 내렸다.

톰슨은 수수께기를 풀기 위해서는 더 많은 화석 표본으로부터 자료를 얻어야 한다는 것을 깨달았다.

이번 논문에서는 디키카의 하다르 층에서 수집된 사람의 것이 아닌 모든 화석들을 현미경으로 자세히 조사했다. 연구자들은 논쟁거리가 된 표본과 동일한 곳에서 수집된 화석 표본들은 물론 가까이에서 발견된 표본들도 모두 조사대상으로 삼아 그 중에서 무작위로 표본을 추출했다. 이들은 화석 뼈에 있는 자국들의 크기와 모양을 측정했다. 그리고 화석 뼈에 난 자국들의 특성을 PNAS 에 실린 반박논문에 실린, 실험으로 만들어진 밟힌 자국과 통계적으로 비교했다. 또 발굴지 모래 입자들의 모난 정도를 조사하여 모래알이 비교적 둥글다는 -- 밟힌 뼈에 난 것과 같은 긴 자국을 만들만큼 모난 입자가 아니라는 것을 밝혀냈다.

"무작위로 추출한 화석 표본들이 전반적인 맥락을 제공해 주었습니다." 톰슨의 말이다. "뼈 두 개에 있는 문제의 자국들은 이 부근에서 흔히 찾을 수 있는 다른 자국들과 전혀 다른 형태였습니다. 문제의 자국들은 더 컸고 특성 역시 달랐습니다."

밟힌 자국은 얕고 구불구불하거나 휘어 있었다. 도구를 가지고 의도적으로 잘라낸 자국은 더 똑바르고 좁은 V 자 형태의 홈을, 이빨은 U 자 형태의 홈을 만들어 냈다. 이번 연구에서는 현생 동물의 뼈에 생긴 비슷한 자국들을 측정하고 수치화하여 화석 뼈에 생긴 자국들과 비교하였다.

"우리 분석에 따르면 두 개의 뼈에 생긴 자국들이 밟혀서 생긴 자국이 아니라는 것은 통계적으로 분명합니다." 톰슨의 말이다. "같은 장소에서 발견된 다른 뼈들의 자국이 밟혀서 생긴 것이라는 증거는 많이 있지만 이 두 개의 뼈는 예외입니다. 이 두 개의 뼈에 있는 자국들은 살을 발라낼 때 생기는 자국과 훨씬 비슷합니다."

한 가지 가설은 도구를 가지고 대형 동물을 도살하는 일이 이 시기에 일어났지만 아주 보기 드문 행동이었다는 것이다. 또 하나의 가능성은 더 많은 증거들이 분명히 있지만 이렇게 이른 시기에 그런 행동에 대한 증거를 발견하리라고 생각하지 않아서 아무도 그런 증거를 찾을려 하지 않았다는 것이다.

디키카 표본들은 고인류학의 전환점을 보여주고 있다고 톰슨은 말한다. "우리 조상이 언제, 그리고 어떻게 고기를 먹기 시작해서 그에 해당하는 생태적 지위로 옮겨갔는지를 이해하고 싶다면 야외 조사를 할 때 무엇을 찾을 것인지 머리 속에 그리는 그림을 더 정교하게 하고 새로운 복원 및 분석 방법론을 적용해야 합니다. 다른 연구자들도 우리 연구를 이용해서 야외에서 체계적으로 다른 유적지의 표본을 수집하고 비교하게 되었으면 좋겠네요."

디키카 유적지 외에 다른 유적지에서 발견된 것들 역시 사람아과 진화과정에서 언제 전형적인 인류의 행동이 출현했는지에 대해 오랫동안 정설로 인정되어 왔던 관점을 흔들어 놓고 있다. 이번 해에 고고학자 소냐 하만드가 이끈 연구팀이 케냐에서 330만년 정도 된 것이 분명한 석기를 발견했는데 이것은 이전 기록보다 70만년이나 더 오래된 것이다.

"단순한 석기는 인간 외에 다른 동물도 이용하고 있습니다." 톰슨의 말이다. "하지만 복잡한 도구를 설계하고 만들 수 있는 것은 아마 인간이 유일할 겁니다."

참고문헌