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- 고생물학자들이 심해어의 1억 3천만 년된 가장 초기 화석화된 흔적을 발견
- 화석 물고기 발자국은 현재까지 제안된 가장 오래된 화석보다 8천만 년 일찍 생성
- 심해의 식민지화 지연이 쥐라기 후기- 백악기 초기 사이에 유기 물질이 많이 유입되면서 촉발

깊은 바다에는 언제부터 물고기가 있었나?
1억 3천만 년 전의 흔적은 심해어의 가장 오래된 증거이다

선사 시대 해저의 생물:
고생물학자들이 심해어의 가장 초기 화석화된 흔적을 발견했다. 홈과 구덩이 모양의 흔적은 1억 3천만 년 전으로 이전 기록보다 8천만 년 더 오래되었다. 연구자들은 세 가지 다른 종의 물고기가 백악기 해저에서 먹이를 찾기 위해 이 흔적을 남겼다고 가정한다. 당시 심해저의 식민지화가 가능하게 된 결정적인 요인은 유기물질 투입의 증가였을 것이다. 

▲ 언뜻 눈에 띄지 않는 이 구덩이와 홈은 백악기 초기의 심해어에서 유래했으며, 척박한 서식지의 첫 번째 정착지에 대해 더 많은 것을 보여준다.© Andrea Baucon

수백만 년에 걸쳐 척추동물은 지구상의 거의 모든 서식지를 정복했다. 처음에는 물, 그 다음에는 땅, 마지막으로는 하늘까지 말이다. 그러나 이상하게도 이들 중 첫 번째가 수면 아래 200m 이상의 깊이까지 침투한 정확한 시점을 정확하게 추정하는 것은 불가능하다. 심해에서 발견된 화석은 드물다. 그곳에 정착한 척추동물에 대한 가장 오래된 증거는 "단지" 5천만 년 전이다. 물고기가 수억 년 전에 존재했다는 점을 고려하면 실제로는 너무 어린 것이다.

해저의 구덩이와 홈

제노바 대학의 안드레아 보콘(Andrea Baucon)이 이끄는 고생물학자들은 이제 이 질문에 더 많은 빛을 비추는 선사 시대의 심해 발견을 했다. 이탈리아 북서부의 팔롬비니 층(Palombini Formation)에서 그들은 백악기 전기 바다에서 나온 1억 3천만 년 된 흔적 화석을 발견했다. 이것은 여러 개의 홈과 구덩이 모양이 새겨졌다.

구덩이는 원형 윤곽을 가지고 있으며 직경이 약 3cm인 작은 그릇을 연상시킨다. 반면 홈은 항상 쌍으로 나타나며 Baucon과 그의 동료들이 보고한 대로 길이는 최대 17cm이다. 그들에 따르면, 두 구조물 모두 한때 고대 바다 테티스(Tethys) 바닥에서 먹이를 찾아 헤매던 심해 물고기에 의해 만들어졌다고 한다. 화석 물고기 발자국은 현재까지 제안된 가장 오래된 화석보다 8천만 년 일찍 생성되었다.

백악기의 집단 사냥

연구진에 따르면 이 구덩이는 물고기가 이빨 없는 입으로 물을 빨아들여 퇴적물에서 벌레 등 먹이를 끌어낸 증거라고 한다. 이는 무척추동물이 살았던 곳 주변에 작은 동굴이 많이 있다는 사실도 이를 뒷받침한다. 고생물학자들은 "동굴의 밀도는 주변 퇴적물보다 먹이 구덩이에서 더 낮다"고 보고했다. 분명히 물고기는 한때 사냥 전략에 성공했다.

▲ 석화된 구덩이는 한때 물고기 입에서 물을 흡입하여 만들어졌다. © Baucon et al./PNAS/CC-by-nc-nd 4.0

그 홈은 먹이를 찾기 위해 이빨로 퇴적물을 긁는 다른 물고기 종에서 나온 것이라고 Baucon과 그의 팀은 설명했다. 고생물학자들은 화석화된 흔적을 토대로 백악기 초기 테티스해 심해에 적어도 세 종의 경골어류가 살았을 것으로 추정하고 있는데, 하나는 물을 흡입하여 사냥했고, 두 종은 홈을 만들어 사냥했다. 어쩌면 함께 먹었을 수도 있다. 오늘날에도 이가 없는 종의 물 흡입은 여전히 ​​퇴적물을 파고드는 물고기를 유인한다.

▲ 홈은 물고기가 이빨로 퇴적물을 파면서 만들어진다. © Baucon et al./PNAS/CC-by-nc-nd 4.0

"멍청한" 진화

Baucon과 그의 동료들은 “우리의 결과는 초기 백악기 심해 평야가 이미 다양한 종의 어류 집단을 특징으로 하는 현대 심해 생태계의 특징을 갖고 있다는 것을 보여준다”고 말했다. 심해의 첫 번째 식민지화는 이탈리아 화석 발견이 발견되기 얼마 전에 일어났음에 틀림없다. 그렇지 않으면 그러한 광범위한 생태계가 그곳에서 형성될 수 없었을 것이다.

지질학적 관점에서 볼 때, 이는 물고기가 이 서식지를 정복하는 데 비정상적으로 오랜 시간이 걸렸다는 것을 의미한다. 최초의 물고기는 4억 5천만 년 전에 진화했다. "불과" 1억 5천만 년 후에 그들의 후손들이 땅을 정복했고, 또다시 1억 3천만 년 후에 최초의 척추동물이 하늘로 날아올랐다.

심해생활에 적응하는 데 발과 날개가 발달하는 것보다 시간이 더 걸린다는 것은 역설적이다. 그렇다면 공룡 시대에 처음으로 물고기가 깊은 곳으로 모험을 떠난 이유는 무엇일까?

▲ 이 바다표범과 같은 오늘날의 심해어는 공룡 시대의 특별한 환경 조건에 의해 존재했을 수 있다. © Alan Jamieson und Thomas Linley

시작 신호로서의 유기물

Baucon과 그의 동료들은 “우리는 심해의 식민지화 지연이 쥐라기 후기와 백악기 초기 사이에 유기 물질이 많이 유입되면서 촉발되었다고 의심한다”고 말했다. 다량의 유기물이 심해에 가라앉은 후에야 벌레 등 바닥에 서식하는 무척추동물이 그곳으로 퍼질 수 있었다. 고생물학자들에 따르면, 결국 그들을 잡아먹는 물고기가 뒤따랐다고 한다. 이전보다 갑자기 더 많은 유기물이 존재하게 된 사실은 무엇보다도 덮개를 씌운 종자식물이 육지로 확산되었기 때문이다.

“중생대 해수 내 용존 산소의 증가는 비록 미미하기는 하지만 심해의 식민지화에 추가적인 역할을 했을 수 있다. 특히 쥐라기와 백악기 초기 사이에 농도가 증가했다”고 연구진은 보고했다.
(Proceedings of the National Academy of Sciences, 2023; doi: 10.1073/pnas.2306164120)
출처: Proceedings of the National Academy of Sciences

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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