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- 45개의 다른 공룡 종의 두개골 화석 410개의 눈구멍 비교
- 육식 공룡이 눈구멍의 크기를 줄임으로써 턱의 엄청난 무는 힘을 보상
- 작은 눈은 엄청난 물기의 힘에 맞서 두개골을 무장시키는 가장 간단하고 생물학적으로 효과적인 솔루션

더 맛있게 먹을 수 있도록....
티라노사우루스와 일행이 눈이 크지 않은 이유

어떤 버전이 맞을까? 여기에 표시된 두개골과 머리는 지구 역사상 가장 성공적인 육식 공룡 중 하나인 티라노사우루스 렉스다. 눈에 띄게 작은 눈을 가진 왼쪽 변종이 옳다. 티라노사우루스와 다른 많은 육식 공룡이 눈구멍의 크기를 줄임으로써 턱의 엄청난 무는 힘을 보상했기 때문이다. 이렇게 해야만 두개골이 하중을 견딜 수 있을 만큼 안정적이었다. 

▲ 이 티라노사우루스 렉스 두개골과 머리 재건은 눈 모양의 다양한 변형을 보여준다. 어느 것이 맞을까? © Stephan Lautenschlager/ 버밍엄 대학교.

티라노사우루스 렉스는 백악기 최고의 포식자였다. 그 범위에서 다른 거의 모든 더 큰 육식 공룡을 성공적으로 대체했으며 아마도 총 25억 개 이상의 표본이 있었을 것이다. T. rex는 또한 그 힘과 매우 강력한 물기 덕분에 이것을 유지할 수 있었다. 큰 먹이를 죽이고 두꺼운 뼈를 부러뜨릴 수도 있다. 특별한 두개골 구조가 이 물기를 가능하게 했다.

눈을 들여다 보다.

그러나 버밍엄 대학의 스테판 라우텐슐라거(Stephan Lautenschlager)가 알아낸 것처럼 그게 다가 아니다. 티라노사우루스 렉스와 다른 대형 육식 공룡은 육식 생활 방식에 또 다른 해부학적 적응을 가졌다. 연구를 위해 고생물학자는 다양한 공룡의 눈 모양이 어떻게 다른지, 그리고 그 이유를 조사했다. 이를 위해 그는 45개의 다른 공룡 종의 두개골 화석 410개의 눈구멍을 비교했다.

▲ 궤도 모양은 개체 발생을 통해 변경된다. a. 티라노사우르스 렉스와 타르보사우르스 바타르의 새끼 및 성인 형태공간 위치 및 궤도 모양. b. Proterosuchus fergusi와 Germanodactylus cristatus의 새끼 및 성체 형태공간 위치 및 궤도 모양. (출처: 관련논문 Functional and ecomorphological evolution of orbit shape in mesozoic archosaurs is driven by body size and diet / communications biology)

평가에 따르면 대부분 공룡은 오늘날 대부분의 동물과 마찬가지로 거의 원형에 가까운 눈구멍을 가지고 있다. 그러나 눈에 띄게 구멍이 길고 다소 작은 공룡도 있었다. "이 타원형 또는 사발 구멍 모양의 눈은 주로 큰 수각류에 의해 주도된 백악기 후기에 대규모로 퍼져 있음을 보여준다"라고 라우텐슐라거(Lautenschlager)는 보고했다. 따라서 T. rex와 당시의 대형 육식 공룡은 초식 동물이나 더 작은 동시대 공룡보다 눈이 훨씬 작았다.

"이 큰 육식 공룡 종에서 안구는 눈구멍의 위쪽 부분만 차지했다. 결과적으로, 그들의 눈은 두개골의 크기에 비해 상당히 작았다"라고 고생물학자들이 말했다.

▲ 분석된 종의 합성 계통수. 다른 궤도 모양(원형 = 0, 압축, 열쇠 구멍 모양 등=0.5)을 나타내는 유클리드 거리가 비원형 궤도 형태의 발생을 강조하는 계통 발생에 매핑된다. (출처: 관련논문)

좁은 눈 소켓은 두개골을 더 안정적으로 만든다.

하지만 왜? 일반적으로 눈 크기의 변화는 생활 방식의 지표로 간주되는 경우가 많다. 예를 들어 야행성 동물은 낮에 활동하는 종보다 눈이 더 큰 경향이 있다. 그러나 T. rex and 동종들의 경우 생체 역학 시뮬레이션에서 알 수 있듯이 아마도 다른 이유가 있었을 것이다. 그것들에서 Lautenschlager는 크고 둥근 눈구멍 또는 길쭉한 구멍으로 강력하게 물고 있는 티라노사우루스의 두개골 뼈에 가해지는 하중을 테스트했다.

▲ 3차원 변형 공간 PC 1-3에 대해 시각화된 가상 두개골 모델의 위치. 화살표로 표시된 변형되지 않은 모델과 변형된 모델 사이의 거리와 계산된 유클리드 거리. 각 모델에 대한 Von Mises 응력 등고선 플롯은 변형되지 않은 상태로 표시.(출처: 관련논문)

결과:
티라노사우루스에 비정상적으로 크고 둥근 눈구멍을 제공하면 두개골 뼈의 힘 분포가 변경된다. 이것은 광대뼈와 턱뼈 사이의 눈 바로 뒤에 무거운 스트레스의 넓은 영역을 만든다. "반면에 올바른 두개골 형태는 이 하중선을 방해하고 두개골 전체에 가해지는 응력 부하를 감소시킨다"라고 Lautenschlager는 보고했다.

▲ a, c, e 원래 궤도 모양, b, d, f 원형 궤도 모양. a, b 안구 크기에 맞게 재구성된 안구를 가진 골 모델; c, d von Mises 응력 등고선 플롯; e, f 압축 및 인장 응력 등고선 플롯.(출처: 관련논문 Functional and ecomorphological evolution of orbit shape in mesozoic archosaurs is driven by body size and diet / communications biology)

▲ a, c, e 원래 궤도 모양, b, d, f 원형 궤도 모양. a, b 안구 크기에 맞게 재구성된 안구를 가진 골 모델; c, d von Mises 응력 등고선 플롯; e, f 압축 및 인장 응력 등고선 플롯.(출처: 관련논문 Functional and ecomorphological evolution of orbit shape in mesozoic archosaurs is driven by body size and diet / communications biology)

물린 힘에 희생

강력한 티라노사우르스 렉스와 그 동료들이 비교적 작은 눈으로 먹이를 고정했을 때 이것은 매우 실용적인 이유가 있었다. 그들은 더 잘 물 수 있도록 원래 공룡의 전형이었던 크고 둥근 눈을 실용적인 버전으로 교체했다. 그들에게 작은 눈은 엄청난 물기의 힘에 맞서 두개골을 무장시키는 가장 간단하고 생물학적으로 효과적인 솔루션이었다.
(Communications Biology, 2022; doi: 10.1038/s42003-022-03706-0)
출처: University of Birmingham

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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