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- ​​고대 거북이는 두개골에 두 개의 큰 구멍. 턱에는 이빨. 오른날에는 부리 모양 막대기
- 거북이 조상은 뒤쪽에 넓어진 T자 모양 갈비뼈 있어, 도마뱀, 악어, 새와 더 가까운 관계
- 튼튼한 갈비뼈와 복부 갈비뼈 덕분에 더 깊이 잠수, 도마뱀보다 물속에 더 오래 머물러
- 복부 껍질은 육지에서 초기 생존에 이점 제공. 거북 껍질의 절반은 "굴착 보조 장치"

거북이 (1) “2억 년 이상 성공적인 진화 모델”

거북이는 고대처럼 보일 뿐만 아니라 약 2억 2천만 년 동안 겉모습도 거의 변하지 않았으며 공룡과 함께 지구 위를 기어 다녔다. 전형적인 갑각의 발달은 중요한 역할을 한다. 그런데 탱크는 어떻게 생겼을까? 그리고 거북이를 특별하게 만드는 또 다른 요인은 무엇일까? 

▲ 거북이는 고대처럼 보일 뿐만 아니라 2억년이 넘는 세월 동안 거의 변하지 않았다. © Mareike Schadach/Getty 이미지

거북이는 도마뱀, 악어, 새와 관련이 있다. 진화하는 동안 처음에는 배 껍질만 발달해 물에 사는 동물을 보호하고 사냥을 더 쉽게 만들었다. 그리고 탱크는 오늘날까지 육상에서도 진화적 이점으로 여겨졌다. 갑옷을 입은 파충류는 감각과 특별하고 때로는 기괴한 행동을 통해 현대에 적응했다. 그러나 그들의 환경에 대한 적응은 하나의 적, 즉 인간에 대해서는 보호 기능을 거의 제공하지 못한다.

거북이는 언제부터 존재했을까? 그들은 전형적인 등 갑옷을 어떻게 얻었을까? 그 밖의 어떤 신체적 특징이 그들을 특별하게 만드는가? 그들은 오늘날의 삶에 얼마나 적응되어 있을까? 그들의 기이한 행동은? 그들은 현재 ​​어떤 위험에 직면해 있을까? 여기서 인간은 어떤 역할을 할까?

선사 시대의 생존자들: 성공적인 진화 모델

거북이(Testudinata)는 성공적인 진화 모델이다. 화석 발견에서 알 수 있듯이 거북이는 2억 2천만년 동안 존재해 왔다. 이는 공룡시대에 이미 발달해 오늘날에도 거의 변하지 않은 선사시대 동물로 살고 있다는 뜻이다.

거북이의 기원에 관한 미스터리

이러한 생존주의자들이 어떻게 탄생하게 되었는지는 오랫동안 논란의 여지가 있었다. 과학자들은 처음에 거북이의 조상이 소위 무궁류라고 불리는 원시 파충류에 속했음이 틀림없다고 가정했다. 악어나 뱀과는 대조적으로, 이들은 눈 뒤의 두개골에 추가적인 구멍이 없었다. 그러나 가능한 전이 형태의 화석이 소수에 불과했기 때문에 이 가정을 증명하는 것은 거의 불가능했다.

▲ 거북이의 원래 친척 그림: 완전히 이중 두개골 구조를 갖고 있으며 거북이 등껍질이 대부분 갈비뼈로 형성되었음을 보여준다. © Rainer Schoch / CC-by-sa 4.0

그러나 2015년의 놀라운 발견은 가정과 완전히 모순되었다. 바덴-뷔르템베르크(Baden-Württemberg)의 벨베르크(Vellberg)에서 연구원들은 껍데기가 아직 완전히 닫히지 않았고 두개골이 잘 보존된 2억 4천만 년 된 고대 거북이의 화석을 발굴했다. 슈투트가르트 국립 자연사 박물관의 라이너 쇼크(Rainer Schoch)는 “고대 거북이의 지질학적 연대는 그러한 과도기적 형태가 예상되었던 시간 간격과 정확히 들어맞다”고 말했다.

면밀히 조사한 결과 이 ​​고대 거북이는 두개골에 두 개의 큰 구멍이 있는 것으로 나타났다. 그들의 턱에는 여전히 이빨이 있었다. 그러나 오늘날의 거북이는 부리 모양의 씹는 막대를 가지고 있다. 거북이 조상은 이미 뒤쪽에 넓어진 T자 모양의 갈비뼈를 갖고 있었다. 그러나 그 촘촘한 복부 갈비뼈는 아직 껍데기로 융합되지 않았다.

결과: 이러한 특성으로 인해 새로운 종은 초기 도마뱀과 거북이 사이의 완벽한 연결 고리를 형성한다. 해부학에 기초하여 고생물학자들은 거북의 기원을 파충류의 기저부에 두지 않고 오히려 도마뱀, 악어, 새와 더 가까운 관계에 두었다. 그들은 또한 두 개의 두개골 창을 가지고 있으므로 소위 이궁류 파충류 중 하나이기 때문이다.

동물들이 껍질을 얻은 방법

또한 이 발견은 또 다른 미스터리를 풀었다. 그 당시나 지금이나 그토록 특징적이었던 거북이 껍질이 어떻게 생겨났는가이다. 과거에는 견고한 구조가 소위 골배엽(osteoderms)에서 발생했을 수 있다고 가정했다. 이것은 악어와 같이 오늘날 살고 있는 일부 파충류의 피부를 구성하는 뼈로 된 피부 비늘이며 아마도 공룡의 피부도 구성했을 것이다.

그러나 이 가정은 반박되었다. Vellberg의 화석에 따르면 거북이의 복부 껍질은 동물의 갈비뼈에서 먼저 발생했다. 이 발견은 또한 중국 구이저우 성에서 발견된 또 다른 선사 시대 거북의 2억 2천만 년 된 화석에 의해 제공되었다. 시카고 필드 박물관 지질학과의 책임자인 올리비에 리펠(Olivier Rieppel)과 그의 중국 및 캐나다 동료들은 발견물을 분석한 결과 이 ​​유물에도 척추와 갈비뼈의 연장인 불완전한 보호 껍질이 있다는 것을 발견했다.

이 발견은 또한 오늘날 거북이의 배아 발달에 대한 연구와도 일치한다. 그들은 척추와 갈비뼈가 점차 넓어지고 융합된다는 것을 보여준다.

▲ 초기 거북이는 오늘날에도 여전히 살고 있는 매부리 거북이처럼 물 속에서 살았을 수 있다. © U.S. Fish and Wildlife Service

물에서 땅으로

그런데 왜 거북이는 애초에 이렇게 견고한 구조를 갖게 되었을까? 등딱지가 거북이의 몸을 편평하고 뻣뻣하게 만들어 동물의 걸음걸이를 늦추더라도 생존에 어떤 이점이 있을까?

과학자들은 이제 이에 대한 답도 가지고 있다. 발견된 고대 거북이 종은 아마도 오늘날의 갈라파고스 도마뱀과 유사하게 주로 물에서 살았을 것이다. 그들의 튼튼한 갈비뼈와 복부 갈비뼈 덕분에 그들은 더 깊이 잠수할 수 있었고 아마도 일반 도마뱀보다 물속에 더 오래 머물 수 있었을 것이다.

또한 수면 근처에서 수영할 때 하프 아머는 아래에서 포식자의 공격으로부터 민감한 배를 보호했다. "육지에 사는 파충류는 배가 땅에 가까워서 위험에 덜 노출되었다"고 Rieppel은 말했다. 연구원들에 따르면, 이는 거북 껍질이 원래 물에서 유래했을 수 있으며 거북은 나중에 육지를 정복했음을 암시한다.

육상에서도 실용적인가?

그러나 덴버 자연 과학 박물관의 타일러 라이슨(Tyler Lyson)이 이끄는 국제 연구팀이 발견한 것처럼, 그 직후에 반껍질로 된 거북이도 있었을 수도 있다. 복부 껍질은 육지에서 초기 생존에 이점을 제공했을 수도 있다. 거북 껍질의 절반은 원래 "굴착 보조 장치"로 사용되었을 수 있다.

연구자들에 따르면, 고대 거북이나 적어도 그들의 조상은 아마도 단단한 토양을 특징으로 하는 건조한 지역에서 살았을 것이다. 앞다리의 발톱으로 그곳을 파는 것은 어려웠다. 따라서 도구가 필요했다. Lyson과 그의 팀은 강화된 흉부가 더 강력하고 효과적으로 굴착할 수 있는 단단한 기반 역할을 할 수 있었을 것으로 추측한다. (계속)

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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