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- 최초의 육상 식물, 5억1500만 년 전에 상륙, 최초의 관다발 식물 약 4억7천만 년 전부터
- 목재의 주성분인 리그닌 생합성의 발달로 드디어 최초의 나무가 가능
- 식물의 영향으로 대기 중의 산소 농축과 토양의 풍화는 미생물 군집으로 인해 계속 증가
- 육지 동물의 첫 번째 화석 증거는 노래기에서 나온 것이며 4억 5천만 년 전

녹색 카펫, 증가하는 육상 식물과 절지동물

균류, 원생동물 등이 수행한 예비 작업 덕분에 최초의 육상 식물의 길은 5억1500만 년 전에 포장됐다. 그러나 육상 식물로 명확하게 분류될 수 있는 최초의 화석은 "단지" 4억 2천 6백만 년 된 것이다. 쿡소니아(Cooksonia)라고 불리는 이 속보다 1억 년 전에 육상 식물이 있었다는 사실은 유전자 분석의 도움으로 재구성될 수 있다. 

▲ 쿡소니아(Cooksonia)의 삶 재건. © Matteo De Stefano/MUSE/CC-by-sa 3.0

원시 식물

화석이 부족해 최초의 식물이 어떻게 생겼는지 정확히 알 수 없다. 그러나 우리는 그들이 작았고 물 근처에서만 계속 자랐다고 가정할 수 있다. 그들은 이미 가스 교환을 위한 원시 뿌리와 기공을 가지고 있었을 것이다. 5억1500만 년 전 처음 육지에 상륙한 직후, 육상 식물은 DNA 비교를 기반으로 제시된 안대로 폭발적 발전을 했다.

특수 관다발 덕분에 식물 내부에 물과 영양분을 운반할 수 있었던 최초의 관다발 식물은 약 4억 7천만 년 전에 자랐다. 앞서 언급한 Cooksonia는 혈관 식물의 첫 번째 화석으로 간주된다. 아직 잎은 없었지만 이미 꼿꼿하게 자라고 있었다. 맨 축은 가지를 치고 원반 모양의 포자 상자로 끝난다.

물에서 멀리 떨어진 높은 곳

시간이 지남에 따라 식물의 해부학은 육상 생활의 도전에 적응하면서 더욱 복잡해졌다. 무엇보다도 관속 식물의 관다발은 점점 더 복잡한 패턴을 갖게 되었고, 이는 식물을 가뭄으로부터 보호하고 해안 근처의 생명체로부터 독립적으로 만들었다.

또한 관다발 식물의 지지 조직이 진화해 키가 더 크게 자랄 수 있고 이것은 빛을 놓고 경쟁하는 데 뚜렷한 이점을 제공한다. 목재의 주성분인 리그닌 생합성의 발달로 드디어 최초의 나무가 가능해졌다. 전체 숲은 3억 8천만 년 전에 이미 세계 여러 지역에서 자라고 있었다. 식물의 영향으로 대기 중의 산소 농축과 토양의 풍화는 이전과 마찬가지로 미생물 군집으로 인해 계속 증가했다.

▲ 최초의 숲은 3억 8천만 년 전에 자랐다. © Eduard Riou

첫 동물이 상륙했다.

미생물? 확인! 버섯? 확인! 식물? 확인! 동물 만 누락됐다. 오랫동안 대부분의 가설은 땅이 현대의 먹이 사슬이 구축되는 것과 동일한 순서로 정착되었다고 가정했다. 첫 번째는 식물, 그다음은 초식 동물, 그다음은 육식 동물이다.

그러나 이탈리아 Edmund Mach Foundation의 Omar Rota-Stabelli가 이끄는 연구원들은 이제 이러한 접근 방식을 반박했다. 그들의 분석은 절지동물의 다양한 혈통이 5억 1000만 년에서 4억 7100만 년 전에 육지에 도착했음을 보여주었다. Rota-Stabelli와 그의 동료들은 이것은 "절지동물이 육지 식물과 동시에 또는 심지어 약간 더 일찍 땅을 식민지화했다"는 것을 의미한다고 설명했다.

▲ 노래기는 아마도 최초의 육지 동물 중 하나였을 것이다. © KKPCW/CC-by-sa 4.0

식물과 마찬가지로 육지에 서식한 최초의 동물은 화석으로 보존되지 않았다. 육지 동물의 첫 번째 화석 증거는 노래기에서 나온 것이며 4억 5천만 년 전으로 거슬러 올라간다. 하지만 이 최초의 육지 동물들의 삶은 어땠을까? Rota-Stabellis의 팀은 "우리는 초기 육상 절지동물이 해양 변두리에 있는 사구 지대와 같이 주기적으로 건조한 생태계에 국한되었을 가능성이 있다고 추측한다"고 말했다. 그곳에서 그들은 미생물 매트를 먹거나 동물과 식물의 잔해를 씻을 수 있었다.

과학자들에 따르면 절지동물 군집화의 또 다른 물결은 관다발 식물의 발달에 의해 촉발되었다. 이 식물은 4억5500만 년 전에 곤충과 선충류 모두를 육지로 끌어들였을 것이다. "선충류가 곤충을 따라 육지로 올라와 기생충이 되었음을 시사하는 시나리오다. 이는 추가 연구가 필요한 시나리오다."
우리 모두가 속한 동물 그룹인 척추동물이 감히 해변으로 가기까지는 또 다른 5천만 년이 걸렸다. (계속)

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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