[바이오토픽] 모든 공룡알이 달걀처럼 딱딱했던 건 아니다
생명과학 / Bio통신원
양병찬 (2020-06-18)

공룡알에 대한 지금까지의 통설은, "공룡은 '단단한 껍질을 가진 알'을 낳은 데 반해, 중생대의 해양파충류는 새끼를 낳았다"는 것이었다. 그러나 새로 발견된 '부드러운 껍질을 가진 알' 화석이 생식의 진화에 대한 오랜 통념에 도전장을 던졌다.

모든 공룡알이 달걀처럼 딱딱했던 건 아니다

알의 진화: 딱딱한 껍질을 가진 알은 크기가 다양하다. 작은 것은 벌새나 닭의 알과 크기가 비슷하고, 거대한 것은 멸종한 마다카르산 코끼리새의 알과 크기가 비슷하다. 용각류를 비롯한 몇 가지 공룡그룹은 딱딱한 껍질을 가진 알을 낳았다.

Norell et al.은 두 종류의 공룡이 부드러운 껍질을 가진 알을 낳은 것을 발견했다고 보고했다. 그들은 무사우루스의 알(2억 2,700만 년 전 ~ 2억 900만 년 전)과 프로토케라톱스의 알(8,400만 년 전 ~ 7,200만 년 전)을 분석했다. 그들의 발견은 '공룡의 알이 늘 단단한 껍질을 가졌었다'라는 통설에 도전장을 던지며, '초기 공룡이 낳은 알은 부드러운 껍질을 가졌었다'고 제안한다.

Legendre et al.은 남극에서 거대한 '부드러운 껍질을 가진 알'(약 6,800만 년 전)을 발견했다고 보고했다. 그들은 그 알을 안타르크티코올리투스라고 명명하고 해양파충류의 것이라는 가설을 제시했지만, Norell 등의 발견을 고려하면 공룡의 것일 가능성을 배제할 수 없다.

▶ 양막성 알(amniotic egg)의 등장은 척추동물의 진화사에서 핵심적인 사건이다. 양막성 알의 중요한 적응적 이점(adaptive advantage)은 양막(amnion)으로, 배아를 에워쌈으로써 메마르지 않도록 해 줬다. 또 한 가지 핵심적인 사건은 단단한 바깥껍질의 등장으로, 배아를 보호함과 동시에 물리적으로 지지해 줬다. 지금으로부터 3억여 년 전 최초의 파충류가 육상 환경에 정착하여, 장차 조류와 포유류가 등장할 수 있는 길을 연 것은 바로 단단한 알껍질 덕분이었다.

딱딱한 껍질을 가진 석회질 알(calcareous egg)은—새알과 마찬가지로—탄산칼슘 결정에 의해 강화되므로, 화석기록에 잘 보존된다. 그와 대조적으로, 부드러운 껍질을 가진 알은—대부분의 뱀이나 도마뱀과 마찬가지로—가죽 같은 외피에 덮여 있으므로, 신속히 부식하여 화석에 거의 보존되지 않는다. 6월 17일 《Nature》에 실린 논문에서, Norell et al.(참고 1)과 Legendre et al.(참고 2)은 수백만 년 된 '부드러운 껍질을 가진 알'을 기술했다. 이는 공룡의 생식에 대한 통설을 뒤집고, 중생대 해양파충류에 대한 현재의 가설을 바꿀 것으로 보인다.

공룡의 알과 알껍질은 1859년 처음 기술된 이후 거의 전 세계에서 발견되었고, 때로는 심지어 배아의 흔적까지도 포함되었다(참고 3). 또한 공동적인 둥지 짓기(참고 3)와 알품기(참고 4)를 시사하는 발견으로 인해, 새와 비슷한 양육행동이 공룡에서 비롯된 것으로 드러났다. 그러나 생화학에 빛을 비추는 연구(참고 5)와 알의 채색에 관한 연구(참고 6)에도 불구하고, 알을 낳은 것으로 알려진 공룡은 아직까지 몇 가지 그룹(거대한 용각류, 육식성 수각류, 오리부리를 가진 하드로사우르)에 한정되어 있다. 더욱이 대부분의 공룡알은 지질학적으로 약간 젊어, 백악기—중생대의 마지막이자 가장 긴 시기로 1억 4,500만 년 전부터 6,600만 년 전까지 계속되었다—의 암석에서 발굴되고 있다(참고 3).

현대의 악어류와 조류가 단단한 껍질을 가진 알을 낳는다는 점에 비추어, 전통적인 가정은 "그들의 중생대 친척인 공룡도 석회질 껍질을 가진 알을 낳았음에 틀림없다"는 것이었다. 그러나 이러한 가정은 상이한 공룡그룹들 사이에서 명백히 드러난 '껍질의 미세구조의 다양성'과 배치된다. Norell과 동료들은 이제 "그런 해부학적 불일치는, 석회질 알이 공룡에서 최소한 세 번 독립적으로 진화했으며, 각각의 진화에서 상이한 유형의 부드러운 껍질을 가진 알이 탄생했기 때문"이라고 제안하고 있다.

Norell et al.의 결론은 비석회질 알 화석(non-calcareous fossil egg)에서 얻은, 배아를 품은 두 가지 공룡의 미세구조 및 유기화학에 기반한다. 하나는 트라이아스기 후기(노리안절; 2억 2,700만 년 전부터 2억 900만 년 전가지)의 용각류 유사 공룡인 무사루우스(Mussaurus)이고, 다른 하나는 백악기 말기(캄파니안절; 약 8,400만 년 전부터 7,200만 년 전까지)의 뿔달린 공룡인 프로토케라톱스다. 또한 그들은 컴퓨터를 이용한 진화모델을 통해, "백악기 이전(1억 4,500만 년 전 이전)의 공룡알이 드문 이유는 '양피지 비슷한 알껍질'의 보존 잠재력이 불량했기 때문"이라고 제안했다. 한걸음 더 나아가, 부드러운 껍질을 가진 알은 건조(desiccation)와 물리적 변형에 취약하므로, 일단 산란된 후 촉촉한 토양이나 모래 속에 묻혀, 어미의 알품기보다는 외적인 부화(external incubation)—예컨대 식물성 물질의 부패에서 나오는 열—에 의존했을 거라고 추론하는 게 타당해 보인다.

▶  공룡과 달리, 모사사우르(멸종한 수생 도마뱀)와 다른 중생대 해양파충류(예: 돌고래와 비슷한 어룡과 긴 목을 가진 수장룡)는 통상적으로 새끼를 낳은 것으로 간주되고 있다(참고 7). 그러나 이런 견해 역시 이제는 재고되어야 한다. Legendre 와 동료들은 남극 시모어섬(Seymour Island) 해안 근처의 해양환경에서 백악기 말기(약 6,800만 년 전)의 축구공만 한 크기의 알 화석을 발견했다. 그들은 '알'과 '돌'이라는 고대 그리스어를 이용해, 그 화석을 안타르크티코올리투스(Antarcticoolithus)라고 명명했는데, 안타르크티코올리투스는 지금까지 기록된 것 중 가장 큰 알이며, 부피 면에서 견줄만한 것은 일부 비조류공룡의 알과 멸종한 마다가스카르산 코끼리새(Aepyornis maximus)의 알밖에 없다. 그러나 주목할 만한 것은, 그런 다른 알들(일부 비조류공룡과 코끼리새의 알)은 두꺼운 칼슘질 껍질을 갖고 있는 데 반해, 안타르크티코올리투스는 얇고 (아마도) 본래 부드러운 외피를 갖고 있다는 점이다.

"알 화석에서 배아의 흔적이 발견되지 않았다"고 조심스럽게 지적하면서도, Legendre et al.은 "그 알이 거대한 해양파충류의 알이며, 레피도사우르(lepidosaur)—모사사우르, 현생 도마뱀, 뱀, 발 없는 도마뱀(amphisbaenian), 옛도마뱀(Sphenodon punctatus)을 포함하는 그룹—의 '가죽 같은 알'과 구조적으로 유사하다는 점을 감안할 때, 모사사우르일 가능성이 높다"는 가설을 제시했다. 더욱이, 모사사우르는 유선형 몸을 가졌었으므로 땅에서 움직일 수 없었기 때문에(참고 8), Legendre와 동료들은 "약간 깊은 물속에서 알을 낳았을 것"이라고 제안했다. 그럼에도 불구하고, 오늘날 새끼를 낳는 도마뱀들은 (얇은 외피—주로 배외막(extraembryonic membrane)—로 둘러싸인) 완전히 발달한 새끼를 낳지만, 지금껏 알려진 극소수의 임신한 모사사우로이드(모사사우르와 그 조상을 포함하는 그룹)에서는 알껍질의 흔적이 발견된 적이 없다(참고 10). 결정적인 단서는, 모사사우르가 공기를 호흡했다는 것이다. 따라서, 부드러운 껍질을 가진 알을 물속에서 낳는다는 것은, 태어난 새끼에게 상당한 익사의 부담을 지웠을 것이다.

안타르크티코올리투스를 낳은 어미의 불가사의한 신분을 밝힌다는 것은, Norell et al.의 발견을 감안할 때 더욱 흥미로워진다. 그들의 발견은, 일부 공룡들이 '용감한 부모'였음을 암시한다. 사실 안타르크티코올리투스의 무게는 가장 큰 비조류공룡과 새의 알에 근접하는데, 두 그룹 모두 남극에서 화석이 발견된 역사가 있다(참고 11). 그러므로 안타르크티코올리투스가 공룡의 혈통에 속한다는 것은 최소한의 설득력이 있어 보인다. 안타르크티코올리투스는 육지에서 산란된 뒤, 바다로 쓸려나가 버려진 알이 되었을 수 있다. 그것은 포획된 공기 때문에 잠시 떠 있었겠지만, 마지막에는 해저로 가라앉아 침전물 속에 묻혀 궁극적으로 화석화되었을 것이다. 온전한 배아를 가진 스펙터클한 화석 알이 하루속히 발견되어, 이 감질나는 수수께끼가 해결되기를 바란다.

※ 참고문헌
1. https://doi.org/10.1038%2Fs41586-020-2412-8
2. https://doi.org/10.1038%2Fs41586-020-2377-7
3. Carpenter, K., Hirsch, K. F. & Horner, J. R. (eds) Dinosaur Eggs and Babies (Cambridge Univ. Press, 1994).
4. https://doi.org/10.1038%2F378774a0
5. https://doi.org/10.1098%2Frspb.2004.2876
6. https://doi.org/10.1038%2Fs41586-018-0646-5
7. https://doi.org/10.1387%2Fijdb.150087db
8. https://doi.org/10.1111%2Fpala.12165
9. https://www.jstor.org/stable/3892692?seq=1
10. https://doi.org/10.1098%2Frspb.2001.1796
11. Reguero, M. A., Tambussi, C. P., Coria, R. A. & Marenssi, S. A. in Antarctic Palaeoenvironments and Earth-Surface Processes (eds Hambrey, M. J. et al.) 99–116 (Geol. Soc. Lond., 2013).

※ 출처: Nature https://www.nature.com/articles/d41586-020-01732-8

정보출처: BRIC 바이오통신원
<본 기사는 기관에서 작성된 보도자료 또는 개인에 의해 작성 되었습니다.>
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