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- 미국 포유류학회는 지구상에 포유류가 6,646종 있다고 추정
- 이 모든 종은 그 기원을 3억 1500만 년 전으로 거슬러 올라간다
- 아사페스테라(Asaphestera)라는 작은 동물은 지금까지 발견된 것 중 가장 오래된 동물
- 디메트로돈과 공룡들은 약 3억 년 전에 최초로 복잡하고 차별화된 치아 모양을 발달시켜

포유류가 세계를 정복한 방법
우리의 증조부로의 시간 여행

흰긴수염고래, 다람쥐, 코뿔소, 박쥐, 인간 등 포유류는 오늘날 모든 곳과 거의 모든 생태계에서 발견된다. 우리 인간은 심지어 지구의 지배자가 되었다. 하지만 항상 그런 것은 아니었다. 최초의 포유류는 언제 등장했을까? 오늘날의 생물다양성을 위한 길은 어떻게 명확해졌을까? 포유류를 포유류로 만드는 것은 무엇일까? 

▲ 오늘날의 포유류는 어떻게 형성됐을까? © sansara/

미국 포유류학회는 지구상에 포유류가 6,646종 있다고 추정한다. 이 동물 그룹에 속하는 동물들은 날 수 있고, 헤엄칠 수 있고, 등반할 수 있고, 땅을 파기도 한다. 하지만 코끼리부터 땃쥐까지 이 모든 종은 그 기원을 3억 1500만 년 전으로 거슬러 올라간다. 오늘날 포유류의 조상은 현대로 나아가는 과정에서 세 번의 대량 멸종을 견뎌냈고, 동시에 기이하면서도 혁신적인 수많은 종을 탄생시켰다. 우리의 시작을 향한 시간 여행을 해보자.

늪에 오신 것을 환영합니다. 최초의 포유류 조상 방문

캐나다 조긴스(Joggins), 3억 1500만 년 전. 우리는 울창한 열대 우림이 있는 늪지대의 삼각주에 있었다. 비늘 같은 껍질과 대나무와 같은 말꼬리풀을 가진 *석송(石松)식물은 하늘 높이 30m까지 솟아오른다. 공중에는 갈매기 크기의 곤충들의 윙윙거리는 소리가 가득하다. 축축한 땅 위에는 길이가 2m에 달하는 지네가 덤불 사이로 움직이고 있다.
*고사리과에 속하는 양치식물. 깊은 산지의 그늘진 숲속에서 여러해살이풀로 상록성이다. 원줄기는 철사 모양이고 땅 위로 길게 뻗으면서 가지가 사방으로 갈라지고 잎이 드문드문 달린다.

가짜 도마뱀

하지만 이 이상하고 열대적인 따뜻한 생태계의 진짜 스타는 쓰러진 나무줄기에 앉아 강물을 바라보고 있다. 그것은 땅딸막한 머리와 길쭉한 몸통, 옆으로 퍼진 다리를 가진 작은 동물이다. 처음 보면 도마뱀인 줄 알 수 있지만, 석탄기에는 파충류가 존재하지 않았다. 아사페스테라(Asaphestera)라는 작은 동물은 소위 *단궁류로, 지금까지 발견된 것 중 가장 오래된 동물이다. 포유류는 언젠가 이 원시적 생물로부터 출현할 것이라고 한다. 이로써 아사페스테라는 우리 모두의 조상이 되었다.

▲ 아사페스테라(Asaphestera)는 최초의 포유류 조상 중 하나였다. © Antonio R. Mihaila/CC-by-sa 4.0

*단궁류(單弓類, synapsid)는 척추동물 중에서 완전히 육상에 적응한 척추동물인 양막류(羊膜類, Amniote)의 두 분기군 중 하나다. 포유류의 조상과 현생 포유류를 포함하는 그룹이며 다른 양막동물보다 포유류와 더 가까운 집단

아사페스테라와 같은 단궁류는 한때 양막류에서 진화했다. 양막류는 보호 껍질 덕분에 땅에 알을 낳을 수 있는 최초의 육상 척추동물이다. 물속에 껍질이 없는 알을 낳는 양서류와 달리, 양막류는 더 번식을 위해 물에 의존하지 않았다. 단궁류 외에도 양막류는 또한 용각류라고도 불리는 도마뱀과 비슷한 동물을 낳았는데, 이 동물이 나중에 파충류로 진화했다.

머리에 구멍이 있다.

다시 우리 조상에게로 돌아가 보자. 사실, 아사페스테라는 오늘날 우리가 상상하는 포유류와는 전혀 닮지 않았다. 이것은 겉으로 드러난 사실로만 해당한다. 두개골에 이 작은 단궁류가 포유류의 조상이라는 것을 알려주는 중요한 세부 사항이 있기 때문이다. 아사페스테라는 오늘날 살고 있는 모든 포유류와 마찬가지로 두개골 관자놀이 부위에 하나의 구멍이 있다. 대부분의 용각류 공룡에는 두개골에 양쪽에 두 개의 구멍이 있다.

▲ 단궁류는 양쪽에 두개골 구멍이 하나씩 있지만, 대부분의 용각류는 두개골 구멍이 두 개 있다. © Preto(m), Petter Bøckman/CC-by-sa 3.0에서 수정

하지만 아사페스테라와 그 친척들의 한때 컸던 측두엽의 구멍은 시간이 지나면서 광대뼈로 진화했으며, 이는 뺨 뒤쪽에서도 뚜렷하게 느낄 수 있다. 두개골 창은 여전히 ​​머리 무게를 줄이는 데 도움이 되며, 턱 근육을 부착시켜 더 강하게 무는 것을 가능하게 했다.

생활이 커졌을 때

시간이 흐르면서 아사페스테라와 다른 단궁류는 점점 더 큰 종으로 진화했고, 결국 지구 최초의 거대 동물군을 형성했다. 가장 유명한 대형 단궁류는 아마도 네 발로 걷는 디메트로돈(Dimetrodon)일 것이다. 인상적인 등 돛이 있는데, 종종 공룡으로 오해받는다. 이 공룡은 최초의 공룡보다 5천만 년 이상 먼저 살았지만, 아사페스테라보다 "겨우" 2천만 년 후에 살았다.

디메트로돈은 길이가 3m까지 자랐고 무게는 250kg이었다. 두개골의 내부를 통해 선사시대의 포식자가 매우 발달된 후각을 가지고 있었다는 사실이 밝혀졌다. 디메트로돈은 친척인 스페나코돈티데(Sphenacodontidae)와 함께 육지의 최초의 최상위 포식자로 여겨진다. 하지만 그의 독특한 돛은 그것과 아무런 상관이 없었다. 온도를 조절하는 것뿐만 아니라, 동종 개체와 소통하는 데에도 사용되었을 것이다.

디메트로돈은 입안을 들여다 보다.

디메트로돈과 다른 공룡들은 약 3억 년 전에 최초로 복잡하고 차별화된 치아 모양을 발달시킨 동물이었는데, 이는 현대 포유류의 또 다른 전형적인 특징이기도 하다. 파충류와 달리 인간의 이빨은 모두 똑같지 않고 모양과 기능이 다르다. 이를 이형치(heterodont)라고도 부른다.

▲ 디메트로돈은 지구상 최초의 대형 육상 포식자 중 하나였다. © Max Bellomio /CC-by-sa 4.0

토론토 대학의 크리스틴 브링크와 로버트 라이스는 "대부분의 스페나코돈트는 이형치류로, 먹이를 움켜쥐기 위해 주둥이 앞쪽에 큰 이빨이 있고 살을 꿰뚫고 해부하기 위해 작고 휘어진 어금니가 있다"고 설명했다. 디메트로돈의 이름에도 이러한 사실이 포함되어 있는데, 이는 "이빨 두 개"를 의미한다. 인간의 경우 치아 분포가 훨씬 더 미세하다. 날카로운 앞니와 송곳니는 음식을 깨물어 먹는 데 사용되고, 넓은 어금니는 음식을 씹는 데 사용된다.

선사시대의 "하마"

디메트로돈과 같은 대형 육식동물이 있는 곳에는 대개 대형 초식동물도 그리 멀지 않은 곳에 있다. 여기에는 길이가 4m 이상, 무게가 500kg 이상까지 자랄 수 있는 카세이덴(Caseiden)이 포함됐다. 그들은 또한 단궁류에 속했으며, 따라서 더 넓은 의미에서 우리 포유류 계통에 속한다. 상부 석탄기부터 페름기까지 널리 분포했던 카세이드(caseid)는 통 모양의 몸과 비교적 작은 머리를 가진 거대한 동물이었다. 그래서 그들은 종종 고대 지구의 소라고 불린다.

▲ 이 멸종된 동굴곰과 같은 포유류는 이치류 이빨을 가지고 있다. © Didier Descouens/CC-by-sa 3.0

그러나 일부 케이시드는 현대 고래와 유사한 해면질의 뼈 구조를 가지고 있어서 적어도 일부 시간은 물속에서 보냈을 것으로 보인다. 이는 현대 하마가 물속에서 많은 시간을 보내지만 먹이를 먹기 위해 해변으로 올라가는 것과 유사하다. 자연사 박물관 슐로스 베르톨츠부르크의 랄프 베르네부르크와 그의 팀은 "그들이 물에서 땅으로 이동할 때 특정한 일일 리듬을 따랐을 것이라고 추측할 수 있다"고 추측한다. (계속)

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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