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- 어떤 생태학적 매개변수가 동물의 신체 크기에 결정적일 수 있는지 추론
- 극도로 크거나 매우 작게 자라는 동물은 멸종 위험이 더 높다.
- 직접적인 경쟁이 적은 곳에서는 동물들이 더 커지는 경향
- 중간 크기는 극단으로 가기위한 중간단계

동물의 크기: 거인과 난쟁이를 향한 추세를 주도하는 것은 무엇일까?
진화 과정에서 종의 몸 크기가 변하는 이유

진화의 난쟁이와 거인:
지구 역사의 과정에서 수많은 동물 종이 줄어들었고 다른 동물 종은 거대한 크기의 표본을 생산했다. 그런데 왜 그럴까? 고생물학자들은 이제 이에 관한 이론을 발전시켰다. 서식지와 먹이에 대한 치열한 경쟁으로 인해 종이 줄어들게 된다. 그러나 사용 가능한 자원이 충분하면 동물의 크기가 점점 더 커진다. 두 가지 추세에는 모두 한계가 있다. 극도로 크거나 매우 작게 자라는 동물은 멸종 위험이 더 높다. 

▲ 오늘날의 말과 비교한 초기 원시 말 : 크기뿐만 아니라 말발의 발가락 수도 크게 변했다. © Dellex/CC-by-sa 3.0

소위 코프 규칙(Cope rule)은 일부 동물 그룹이 수백만 년에 걸쳐 더 커졌다고 말한다. 이 규칙은 19세기에 이러한 진화적 발전을 처음 발견한 고생물학자 에드워드 코프의 이름을 따서 명명되었다. 무엇보다도 오늘날 말의 조상은 한때 개의 크기만 했다. 그리고 수많은 화석이 보여주듯이, 다른 많은 동물의 몸도 점점 더 커졌다.

규칙의 예외

하지만 이 법칙에 어긋나는 동물도 있다. 화석 발견은 또한 수많은 동물 종이 진화 과정에서 더 커지는 대신 더 작아졌음을 보여준다. 예를 들어 빙하기 동안 알래스카에 살았던 작은 말뿐만 아니라 다양한 척추동물, 경골어류, 크립토디란 거북, 섬도마뱀도 여기에 포함된다. 코프의 법칙에도 예외가 있는 것 같다. 정확히 왜 일부 종은 줄어들고 다른 종은 성장했는지는 오랫동안 미스터리였다.

레딩대학교의 Shovonlal Roy가 이끄는 연구팀은 이제 이 질문을 조사했다. 과학자들은 컴퓨터 모델을 사용하여 다양한 종의 진화적 발달을 시뮬레이션하고 어떤 생태학적 매개변수가 동물의 신체 크기에 결정적일 수 있는지 추론했다.

음식, 기후 및 경쟁

무엇보다도 서식지의 식량 공급과 그곳에 사는 동물의 총 개체수에 따라 종의 몸 크기가 결정된다.” “우리가 사는 지역에 따라 덥거나 추운 날씨에 적응하려고 노력하는 것처럼 우리 연구에 따르면 동물의 크기는 서식지에 따라 다르며 환경은 오랜 시간에 걸쳐 더 커지거나 작아질 수 있다”고 Roy는 말했다.

경쟁도 특히 영향력이 크다. “먹이와 쉼터를 두고 서로 다른 종들 사이에 치열한 경쟁이 있을 때, 종들은 흔히 새로운 자원 분배에 적응한다. 그런 다음 음식에서 에너지를 덜 사용하기 위해 다양한 틈새를 차지하고 점점 더 작아진다”고 Roy는 말했다. 예를 들어, 알래스카 말은 지역 기후와 식생 변화로 인해 급격히 감소했다. Roy와 그의 동료들은 이 현상을 "역 코프법칙"이라고 부른다.

▲ 계통 발생 패턴의 도식적 그림. b – e 공진화하는 공동체의 특성 조합이 4번 연속으로 나타난다. 주황색 화살촉은 종의 현재 특성 값과 진화 변화를 지배하는 선택 압력의 현재 방향을 보여준다. 파란색 모션 트레일은 종의 진화 궤적을 나타내며, 두께는 종의 개체수 밀도에 비례하고 가장 어두운 파란색은 현재 시간에 해당한다. 녹색 원과 빨간색 십자가는 각각 진화적 다양성과 종의 멸종이 발생한 과거 특성 조합을 나타낸다. 이러한 대진화 패턴에서는 진화적 다양화가 큰 몸 크기에서 발생한다. 그런 다음 모든 종은 더 작은 몸 크기로 진화하며, 가장 작은 종의 반복적인 멸종이 간간히 나타난다. (출처:관련논문 Open access Published: 18 January 2024. Ecological determinants of Cope’s rule and its inverse)

“그러나 직접적인 경쟁이 적은 곳에서는 동물들이 더 커지는 경향이 있다”라고 연구원은 덧붙였다. 분석에 따르면 이는 코프의 법칙에 따라 수백만 년에 걸쳐 몸집이 더 커지는 많은 해양 동물의 경우에도 마찬가지였다.

극단적인 신체 크기가 사라지고 있다.

그러나 매우 작고나 매우 큰 동물, 특히 포식자는 더 자주 죽는다. "예를 들어 공룡의 경우처럼"이라고 Roy는 설명했다. 그들은 너무 작아서 이상적인 먹이가 되거나 너무 커서 생물학적 장벽에 도달하여 소수의 개체만이 서식지에 살고 있다. 연구자들은 신체 크기가 자연적으로 아래쪽과 위쪽 모두 제한된다는 결론을 내렸다.

식량 공급이 풍부하고 경쟁이 거의 없는 생태학적 틈새 시장에서는 종이 크게 성장한 후 멸종하는 일이 발생할 수 있다. 그런 다음 다른 종이 그 자리를 차지하고 점점 더 커지며 결국에는 죽는다. 상황이 바뀌지 않는 한, 이 주기는 여러 번 반복될 수 있다. Roy와 그의 동료들이 보고한 것처럼 매우 작은 신체 크기로의 하향 발달에도 동일하게 적용된다. 그들은 이 두 가지 현상을 "반복적(역방향) 코프법칙"이라고 부른다.

이것은 또한 실제로 중간 크기의 동물이 몇 마리 밖에 없는 이유를 설명한다. 그들은 단지 두 극단 중 하나로 가는 중간 단계만을 나타낸다. 즉, 이론에 따르면 그렇다.
Communications Biology, 2024; doi: 10.1038/s42003-023-05375-z)
출처: University of Reading

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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