[표지로 읽는 과학] 턱 있는 척추동물 기원, 4억3900만년 전 고대 물고기

네이처 제공.

이번주 네이처는 지금은 살고 있지 않을 것 같은 물고기 5종의 모습을 표지에 실었다. 이빨과 턱(Tooth and Jaw)이라는 제목을 큼지막하게 강조하면서 물고기의 아래턱과 이빨의 모습도 강조했다. 

9월 넷째주 네이처는 턱이 있는 척추동물 중 가장 오래된 것으로 알려진 새로운 고대 어류에 대해 분석한 연구결과를 담은 4개의 논문을 공개했다. 새롭게 발견된 5종의 고대 물고기를 재구성한 모습을 실은 것이다.  

지질시대 중 약 4억4000만년 전에서 4억1900만년 전까지 기간에 해당하는 실루리아기 초창기인 4억3900만~4억3600만 년 전의 것으로 보이는 2개의 화석층에서 잘 보존된 어류 화석을 분석한 연구결과다. 2개의 화석층은 중국 남부 지역에서 발견됐다. 연구결과는 턱이 있는 척추동물의 초기 확산 패턴과 종 다양성에 대한 새로운 사실을 알려주고 있다. 

인간을 포함해 턱이 있는 척추동물은 현대 척추동물의 99.8% 이상을 차지한다. ‘그나토스톰(gnathostomes)’으로 알려진 최초의 턱이 있는 척추동물은 약 4억5000만년 전에 살았을 것으로 추정됐다. 하지만 이 시기 화석 증거가 부족해 초창기 턱이 있는 척추동물의 기원을 확인하기가 어려웠다. 지금까지 확인된 관절형 턱이 있는 척추동물 중 최초는 약 4억2500만년 전 물고기 화석이다. 

민 주 중국과학원 연구원이 주도한 공동연구팀은 중국 남부 충칭 지역에서 잘 보존된 초기 실루리아기 화석층에서 고대 척추동물 5종을 새롭게 발견하고 4개의 논문에 나눠 분석결과를 공개했다. 척추동물에는 턱이 있는 최초의 척추동물로 알려진 ‘판피동물’, 상어나 가오리 같은 연골성 어류, 연골성 어류처럼 생겼지만 갑옷과 비슷한 모양이 더해진 물고기 등이 포함됐다. 

연구팀은 특히 중국과 베트남 북부에서만 존재했다가 멸종된 것으로 알려진 턱이 없는 고대 물고기 ‘갈레아스피드’의 전체 몸에 대한 세부 사항을 약 4억3600만년 전 화석 표분 분석을 통해 처음으로 규명했다. 머리 쪽에 독특한 방패를 갖고 있는 것으로 알려져 있지만 전신을 해부학적으로 분석한 연구는 없었다. 4억3900만년 전 화석으로 추정되는 상어 친척뻘인 고대 물고기와 이빨에 대한 분석 결과도 논문으로 제시됐다. 

연구팀은 “턱이 있는 척추동물이 초기 실루리아기인 4억3900만년 전으로 거슬러 올라간다는 사실을 뒷받침한다”며 “턱이 있는 척추동물이 어떻게 진화하고 종의 다양성을 갖게 됐는지 실마리를 제공한다”고 밝혔다. 
 

[김민수 기자 reborn@donga.com]