[와우! 과학] 물을 떠나지 않았던 3억 7200만년 전 ‘사지동물’ 조상 발견

우리 속담에 ‘개구리 올챙이 적 생각 못 한다’는 이야기가 있다. 이 속담은 진화 생물학에도 적용될 수 있다. 인간을 포함한 사지동물(tetrapod·포유류, 조류, 파충류, 양서류)의 조상은 모두 물속에서 살던 조상에서 진화했지만, 물에서만 사는 ‘올챙이’ 시기에 해당하는 초기 사지동물에 대해선 잘 모르는 부분이 많았기 때문이다.

아무리 진화가 빨리 이뤄져도 어류에서 바로 양서류로 진화할 순 없기 때문에 분명 중간 단계에 해당하는 생물이 존재한다. 한동안 수수께끼로 남았던 이들의 존재가 밝혀진 것은 그린란드와 캐나다 오지에서 화석을 발굴한 과학자들 덕분이다. 캐나다 앨즈미어 섬에서 발견된 틱타알릭(Tiktaalik)이나 그린란드에서 보존 상태가 좋은 골격이 발견된 아칸소스테가(Acanthostega)가 그 대표적인 화석이다.

최근 국제 과학자팀은 러시아에서 더 초기 단계의 사지동물을 설명해줄 새로운 화석을 발견했다. 연구팀은 러시아 코미 공화국에 있는 이즈마 강(Izhma River)에서 3억 7200만 년 전에 살았던 사지동물인 파마스테가 아엘리대(Parmastega aelidae)의 화석을 발굴했다. 보통 초기 사지동물의 화석은 작은 파편 몇 개가 발견되지만, 이번에 발견된 화석은 보존 상태가 매우 우수해서 27㎝에 달하는 두개골과 어깨 골격을 복원할 수 있었다. 덕분에 과학자들은 초기 사지동물이 어떻게 살았는지에 대한 중요한 정보를 얻었다.

파마스테가는 좀 더 나중에 등장하는 틱타알릭이나 초기 양서류, 악어류처럼 눈이 위를 향한 구조를 지니고 있었다. 이런 형태는 파마스테가가 물고기만 잡아먹는 포식자가 아니라 물가에 다가선 지상 동물도 먹이로 삼았음을 시사한다. 아직 사지동물이 육지로 진출하기 전이기 때문에 지상에는 대형 사지동물은 없었지만, 대형 절지동물은 존재했다. 척추동물보다 먼저 육지에 상륙한 절지동물은 몸집을 키워 지상을 정복했다.

파마스테가는 강과 호수 가장자리에서 절지동물을 사냥했던 것으로 보인다. 하지만 현생 악어와는 달리 도망가는 먹이를 쫓아 육지로 나가지는 못했다. 어깨 골격을 복원한 결과 연골 비중이 높아 육지에서 큰 덩치를 지탱하기 어려웠기 때문이다. 비록 다리 골격은 발견되지 않았지만, 현생 사지동물과 비슷한 다리를 지녔다고 해도 육지에서 걷는 용도보다는 얕은 물 속에서 움직이는 용도로 쓰였을 것이다. 초기 사지동물의 네 다리가 육지를 걷는 데 사용된 것은 한참 후의 일이다. 연구팀은 이 연구 결과를 저널 네이처 최신호에 발표했다.

초기 사지동물은 어류와 양서류 중간 단계로 잠시 등장했다가 사라진 생물이 아니라 적어도 수천 만 년 이상 번영을 누린 독특한 생물군이다. 이들의 삶을 이해하는 것은 머나먼 ‘올챙이’ 시절의 사지동물의 모습을 이해하는 일이 될 것이다.

고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com