“뇌까지 완벽 보존”…5억2000만년 전 유충 발견에 학계도 깜짝, 이유는?[핵잼 사이언스]

[서울신문 나우뉴스]

영국 연구진이 중국 남부 윈난성의 암석층에서 발견한 5억 2000만 년 전 유충(youti yuanshi) 화석의 3D 스캐닝 이미지

중국에서 무려 5억 2000만 년 전 지구상에 살았던 유충의 화석이 발견됐다.

영국 더럼대학 연구진에 따르면, 중국 남부 윈난성(省) 위안산 암석층에서 발견한 해당 유충의 화석은 캄브리아기에 서식했으며, 무려 약 5만 2000년 만에 세상 밖으로 나왔다.

유충의 화석은 ‘요티 위안스’(youti yuanshi)로 명명됐다. ‘요티’는 중국어로 유충을, ‘위안스’는 원시를 의미한다.

해당 유충은 모래알만한 작은 크기지만, 현대의 곤충과 거미, 갑각류 등의 지구상의 동물 80%가 해당되는 절지동물의 첫 진화단계를 고스란히 보존하고 있었다. 특히 내부 장기가 거의 완벽하게 보존돼 있어 지구상에서의 생물 다양성이 탄생하는 순간을 엿볼 수 있다는 평가를 받았다.

영국 연구진이 중국 남부 윈난성의 암석층에서 발견한 5억 2000만 년 전 유충(youti yuanshi) 화석의 위와 측면에서 촬영된 3D 스캐닝 이미지

연구진은 3D 스캐닝 기술을 통해 화석 상태의 유충 내부를 면밀하게 분석했다. 유충의 다리와 눈 등 주요 기관에 이어진 신경의 흔적부터 뇌 영역까지를 정밀하게 촬영하고 분석한 결과, 단순한 벌레와 같은 이 생물이 오늘날 육지와 수상 생태계를 지배하는 다양한 사지 동물로 진화하는 과정에 대한 열쇠라는 사실을 확인했다.

연구진에 따르면, 5억 2000만 년 전 해당 유충에서도 가장 흥미로운 기관은 복잡한 눈과 뇌 등이 자리한 머리 부분이다. 이 부분은 훗날 더듬이와 눈 등 다양한 부속기관이 있는 특수화된 절지동물 머리의 기초를 형성하는 ‘전대뇌’(protocerebrum, 눈과 기타 부분으로 신경을 보내는 절지동물의 뇌의 일부)로 진화한 것으로 보인다.

왼쪽부터 5억 2000만년 전 서식한 Youti yuanshi의 머리, 아래에서 본 외부 모습, 복부 내부의 모습

심장과 같은 복잡한 혈관을 가진 순환계에서도 놀라운 발견이 이어졌다. 연구진은 절지동물 진화의 초기 단계에서도 이미 몸 전체에 영양소와 산소를 순환시키는 효율적인 시스템이 존재했다는 사실을 입증했다.

해당 화석에서는 몸 전체를 따라 쌍으로 존재하는 일종의 소화선을 확인할 수 있는데, 이 역시 현대 절지동물에게서 볼 수 있는 특징이다. 연구진은 아마도 ‘요티 위안스’가 이 소화선을 통해 음식을 더욱 효율적으로 분해했을 것으로 보고 있다.

연구진은 “3D 이미징을 이용해 이 작은 유충 안에 완벽하게 보존된 장기를 살필 수 있었다”면서 “이번 발견은 과거에 대한 엿보기일 뿐만 아니라 진화에 대한 이해를 전반적으로 높여준다는 성과를 가져왔다”고 밝혔다.

이어 “이 화석은 진화가 실제로 진행 중이라는 확실한 증거를 제공하며, 수백만 년에 걸쳐 일련의 점진적인 변화를 통해 복잡한 신체 구조와 기관 시스템이 어떻게 생성됐는지를 알려준다”고 덧붙였다.

영국 연구진이 중국 남부 윈난성의 암석층에서 발견한 5억 2000만 년 전 유충(youti yuanshi) 화석의 측면도

전문가들은 5억 2000만년 전 유층 화석에서 얻은 정보가 로봇 공학 또는 생물공학과 같은 분야에도 도움이 될 것으로 기대한다. 수백난 년 전 자연이 운동과 순환 및 감각‧지각 문제를 어떻게 해결했는지 이해함으로써, 새로운 기술을 개발하거나 기존 기술을 개선하는데 도움이 될 수 있기 때문이다.

연구진은 “일반적으로 유충은 너무 작고 연약해서 화석으로 발견될 가능성이 매우 적다”면서 “이번 발견은 생명체의 진화를 이해하는데 매우 중요한 역할을 할 것”이라고 기대했다.

자세한 연구결과는 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 최신호(7월 31일자)에 실렸다.

송현서 기자