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- 고대 절지동물의 기관은 절지동물 진화에 대한 새로운 통찰력 제공
- "Youti yuanshi"라고 불리는 유충은 순환 체액으로 혈림프를 포함하는 고도로 발달된 순환 시스템 rkwuTek.

5억 2천만년 된 유충 발견
보존된 고대 절지동물의 기관은 절지동물 진화에 대한 새로운 통찰력을 제공한다

놀라운 발견:
중국에서 고생물학자들은 곤충, 거미, 게와 같은 오늘날의 절지동물의 조상인 5억 2천만 년 된 화석화된 유충을 발견했다. 이 동물은 매우 잘 보존되어 있으며 뇌 부위와 소화선과 같은 내부 장기의 세부 사항까지 보여준다. 팀이 Nature에 보고한 바와 같이, 캄브리아기 선사시대 유충은 이제 초기 절지동물의 진화를 밝히는 데 도움이 될 수 있다. 

▲ 5억 2천만년 된 유충 "Youti yuanshi"는 초기 절지동물의 진화에 대해 더 많은 것을 밝혀준다. © Yang Jie / Zhang Xiguang

기술적으로 절지동물은 동물계의 비밀 통치자다. 곤충, 게, 전갈, 거미를 포함하여 백만 종이 넘는 이 동물 그룹은 알려진 모든 동물 종의 3/4 이상을 차지한다. 이 성공스토리의 기원은 5억 년 전 캄브리아기 시대에 있다. 이때 오늘날 모든 절지동물의 조상인 최초의 원시 절지동물이 발달했다.

독특한 화석 유충

그러면 이 고대 절지동물은 현대의 후손들과 얼마나 닮았으며, 그들의 생활은 어땠을까? 최초의 절지동물 시대의 희귀한 화석이 이 질문에 대한 답을 제공할 수 있다. 지금까지 발견된 것 중 일부는 매우 잘 보존되어 있어 동물의 껍질뿐만 아니라 신경계와 뇌도 보존되어 있다. 그러나 그들의 신체 계획과 발달에 대한 많은 세부 사항은 아직 알려지지 않았다. 또한 이 동물의 유년기 단계가 대부분 누락되어 있기 때문이다.

▲ 위와 측면에서 본 조명된 유충 © Emma J. Long

이제 중국 남부 Yu'anshan 층에서 새로운 발견이 더 많은 통찰력을 제공한다. 그곳에서 영국 더럼 대학의 마틴 스미스(Martin Smith)가 이끄는 고생물학자들은 5억 2천만 년 된 고대 절지동물의 화석화된 유충을 처음으로 발견했다. 화석은 양귀비씨 크기만 하다.

“어떤 화석을 가장 발견하고 싶은지 꿈꿀 때면 항상 절지동물 유충을 떠올렸다. 진화를 이해하는 데 발달 데이터가 매우 중요하기 때문이다. 하지만 애벌레는 너무 작고 연약해서 화석화된 애벌레를 발견할 가능성이 거의 없다”고 Smith는 말했다.

▲ a, 외부 주사 전자 현미경, 오른쪽. 후부 표피 손상으로 인해 주변장기강의 안감이 노출되어 맹장임을 보여준다. b, 외부 주사 전자 현미경, 왼쪽. c,g–j, X선 컴퓨터 단층 촬영(XCT) 데이터(c)에서 중앙 가상 해부, 소화선(g,i)과 횡막(h,j)을 교차하는 횡절편의 위치를 ​​보여준다. d, XCT 데이터에서 내부 챔버를 반수동으로 분할한 것, 왼쪽에서 본 모습. 주변강의 등외측 측면은 명확성을 위해 생략했다. e,f, 관상면과 평행하게 가상 해부, 복측(e)과 등측(f)에서 보고, 소화선, 심낭동, 주변장기강 내의 횡막, 주변강 내의 사선막. g–j, 소화선 위치(g,i)와 복측외측 공동과 횡막 위치(h,j)에서 c에 표시된 위치에서의 XCT 단면. g,h, 후기 발달 단계의 부분을 반영하는 전방 몸통에 가까운 단면. i,j, 후방 몸통에 가까운 단면. 내부 조직의 우수한 보존 상태를 보여줌. k, 전방, 중간 및 후방 몸통에서 등쪽 관점에서 본 XCT 데이터에서 내부 챔버 분할. 명확성을 위해 주변 강의 측면은 생략함. a, 부속기; cb, 뇌의 중앙체; db, 뇌의 등측외측체; dia, 진단적 입자; dg, 소화선; dm, 등쪽 막; dp, 등쪽 돌기; dv, 등쪽 혈관; fb, 뇌의 전면체; irr, 불규칙한 챔버; lig, 인대; om, 사선 막; pc, 심낭동; pph, 주변 강; pn, 신경 주위동; pv, 내장 주위강; tm, 횡단막; vl, 복측외측동; vv, 복측 혈관. 척도 막대, 200μm. (출처:관련논문 Published: 31 July 2024 Organ systems of a Cambrian euarthropod larva / nature)

상세한 내부 작업은 진화적 통찰력을 제공한다.

선사시대 유충의 발견은 그 자체로도 충분히 특별하지만, 이 표본은 훨씬 더 특별하다는 것이 밝혀졌다. 싱크로트론 X-선 단층 촬영을 사용한 3D 매핑에서 알 수 있듯이 다양한 뇌 영역, 소화선, 심지어 한때 동물의 다리와 눈을 공급했던 신경의 흔적까지 포함하여 벌레 모양 유충의 내부 장기는 이 시간이 지난 후에도 여전히 보존되어 있다.

그 결과, 이 화석은 이제 절지동물의 초기 진화에 대한 완전히 새로운 관점을 준다. 예를 들어, 소위 "원대뇌(protocerebrum)"는 Smith와 그의 동료들에게 특히 흥미로웠다. 나중에 절지동물의 진화 과정에서 이 뇌 영역은 더듬이, 입 부분, 눈과 같은 다양한 부속물을 갖춘 분할되고 전문화된 절지동물 머리의 핵심이 된다.

연구자들이 보고한 바와 같이, 원시 유충으로 해석되는 "Youti yuanshi"라고 불리는 유충은 순환 체액으로 혈림프를 포함하는 고도로 발달된 순환 시스템을 이미 가지고 있었던 것으로 보인다. 혈림프는 오늘날의 곤충과 갑각류의 혈액과 동일하다. 따라서 Youti yuanshi는 당시에 비해 놀랍도록 잘 발전했다.

참고
Nature, 2024; doi: 10.1038/s41586-024-07756-8)
출처: Durham University

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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