아르헨 연구팀 "가장 오래된 올챙이 화석…초기 개구리 진화 이해 실마리"

아르헨티나에서 1억6천100만년 전 중기쥐라기에 살았던 개구리의 올챙이 화석이 발견됐다.

이는 지금까지 보고된 것 중 가장 오래된 올챙이 화석으로 양서류 개구리와 두꺼비의 초기 진화 과정 이해에 크게 기여할 것으로 기대된다.

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중기 쥐라기 개구리 '노토바트라쿠스 데기우스토이'의 올챙이와 성체 상상도 아르헨티나 남부 파타고니아에서 발견된 중기 쥐라기 개구리 노토바트라쿠스 데기우스토이(Notobatrachus degiustoi)의 올챙이와 성체 상상도.[Gabriel Lio 제공. 재판매 및 DB 금지]

아르헨티나 부에노스아이레스 마이모니데스대학 마리아나 쿨리베르 교수팀은 31일 과학 저널 네이처(Nature)에서 아르헨티나 남부 파타고니아에서 1억6천100만년 전 중기 쥐라기에 살았던 개구리인 '노토바트라쿠스 데기우스토이'(Notobatrachus degiustoi)의 올챙이 화석을 발견했다고 밝혔다.

개구리와 두꺼비는 알에서 깨어난 수생 유충인 올챙이가 성체 개구리로 변하는 변태 과정(metamorphosis)을 겪는 2단계 생활 주기가 특징인 꼬리 없는 양서류 '아누란'(anuran) 그룹에 속한다.

아누란의 성체 개구리의 화석은 후기 트라이아스기(2억1천700만~2억1천300만년 전)까지 남아있으나 올챙이는 백악기(1억4천500만년 전) 이전 것은 없는 상태다.

연구팀은 현존하는 올챙이들은 형태적, 생태적으로 매우 큰 다양성을 보이고 있지만, 지금까지 1억4천500만년 전인 백악기 이전 화석이 발견되지 않아 그 기원과 초기 진화 과정이 여전히 수수께끼로 남아 있다고 지적했다.

연구팀은 이 연구에서 아르헨티나 파타고니아 지역에 있는 중기 쥐라기 지층인 라 마틸드 지층(La Matilde Formation, 1억6천800만~1억6천100만년 전)에서 잘 보존된 상태로 발견된 올챙이의 화석을 분석했다.

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중기 쥐라기 개구리 '노토바트라쿠스 데기우스토이'의 올챙이 화석 중기 쥐라기 개구리 '노토바트라쿠스 데기우스토이'(Notobatrachus degiustoi) 올챙이 화석 사진(a,b)과 해설 도면(c). 기준 자=1㎝. [Nature/Mariana Chuliver et al. 제공. 재판매 및 DB 금지]

분석 결과 이 화석은 1억6천100만년 전에 멸종한 아누란 그룹에 속하는 거대 개구리 '노토바트라쿠스 데기우스토이'의 올챙이로 밝혀졌다.

몸길이가 16㎝에 달하는 이 올챙이 화석에는 머리와 몸통 대부분, 꼬리 일부, 눈, 신경, 앞다리 등이 남아 있다.

연구팀은 올챙이 상태를 종합하면 개구리로 변하는 변태 후기 단계로 보이며 물속의 먹이를 걸러서 먹는 구조가 있는 점 등으로 미뤄 오늘날 올챙이가 가진 주요 특징이 1억6천100만년 전 초기 아누란에서 이미 진화한 것으로 추정된다고 말했다.

이어 가장 오래된 올챙이이자 아누란 올챙이로는 처음 발견된 이 화석에 대부분 기관과 연한 조직까지 잘 보존돼 있어 올챙이의 생활 방식과 먹이 습관까지 파악할 수 있다며 이 화석이 아누란의 변태와 초기 진화 과정을 밝혀내는 데 귀중한 단서가 될 것으로 기대한다고 덧붙였다.

◆ 출처 : Nature, Mariana Chuliver et al., 'The oldest tadpole reveals evolutionary stability of the anuran life cycle', https://www.nature.com/articles/s41586-024-08055-y

참고의 대조(사진) 게재

약 4억200만년 전부터 어류로 불릴 만한 주된 생명체를 이루게 된 고생대 4기 데본기 (Devonian 어류의 시대)를 지나 석탄기로 확장되는 약 3천만 년 동안, 진화론을 돕기 위해서는 반드시 발견될 필요가 있는 물고기-사지동물(fish-to-tetrapod)의 전이형태 화석은 없어 왔고 이 현저한 결여는 고생물학자들 사이에서 ‘로머의 간격(Romer's Gap)’으로 널리 알려져 있다.

석탄기(Carboniferous)의 시작 무렵에 복잡한 육상생물들이 폭발적으로 갑자기 등장한것처럼 보인다는 것이다.

석탄기 초기의 3천만 년에 해당하는 약 3억6천만 년에서 3억3천만 년 전 초기 지구 석탄기 퇴적층은 홍수 물이 계속 상승하면서 격렬한 쓰나미 같은 물에 의한 퇴적물들로, 육지의 바깥 가장자리가 범람되기 시작했음을 나타낼 가능성이 높다는 연구 주장이 있어 왔다.

그런데, 홍수 가설과 이러한 지층 기록의 예상설 등에서 진화론자들은 데본기 말에 다양한 물고기들이 막대한 량으로 그 퇴적물 속에서 화석으로 발견되다가, 석탄기에서 갑자기 완전한 육상동물이 나타나는 수수께끼 같은 불연속성으로 인해 당황하고 있다는 것이다.

사지류의 조상은 석탄기 초기에 타격을 받았을 것이며 대홍수 이후 몇 차례나 급변한 기후 가운데, 글쎄요, 범람의 퇴적층 위를 허우적대며 걷는 사지가 힘을 받게 되었을까요? 폐어의 전개와는 또 다르게 말씀입니다.

석탄기 중기에 등장한 숟가락 도마뱀 초기 템노스폰딜리로 코클레오사우루스(Cochleosaurus)는 19세기 발견 당시에는 파충류로 여겨졌습니다. 이 놈들이 일종의 어류 양서류(?)도 같다는 것인데 템노스폰딜리목은 무려 아가미가 있는 도마뱀이라는 것입니다.

초기 녀석은 아무튼 몸길이가 당시 지상 생물체들과 대조해 본다면 상당히 큰 120-160cm 정도에 이르렀던 것으로 추정 됩니다.

어류 및 양서류와 파충류, 조류, 포유류의 큰 일대별의 차이는 그 알(?) 속의 발생 전개될 태아를 둘러싸는 막의 여부에 있습니다. 어류에 가까운 놈은 물 속에서 자라야 되므로 기필고 어미가 물 속 환경과 유사한 곳에서 낳고 양막이 없고, 설령 양수 같은 물 속에서 자라더라도 (좀 더) 폐호흡에 가까운 태아는 반드시 양막이 있다는 것입니다.

석탄기 중기에 등장한 숟가락 도마뱀 초기 템노스폰딜리로 코클레오사우루스(Cochleosaurus)

석탄기 중기에 등장한 숟가락 도마뱀 초기 템노스폰딜리로 코클레오사우루스(Cochleosaurus).

템노스폰딜리목은 아가미가 있는 도마뱀.

사지류보다는 양서류라고 할 만 하지는 않다는 뜻. 크기가 160cm에도 이름.

템노스폰딜리 화석.

두꺼운 올챙이란 의미로 이미 이름이 붙여져 있던 3억 3000만 년 전 고생대 석탄기 '크라시지리누스'(Crassigyrinus)

앞 서 두꺼운 올챙이란 의미로 이미 이름이 붙여져 있던 3억 3000만 년 전 고생대 석탄기 '크라시지리누스'(Crassigyrinus).

당시 민물 생태계 및 무려 육지 생태계의 거의 최상위 포식자의 일군으로 추정되고 있는 녀석이기는 했는데, 몸길이 2m 정도로 길쭉한 도마뱀 같이도 생겼으며 앞다리가 자라나기 시작하는 거대 올챙이처럼도 생겼다고 이름이 그렇게 붙여졌었다. 걷는 용도로는 사용하기 힘든 앞다리로 육지로 올라오지는 못하고 얕은 강과 호수에서 먹이를 사냥했던 것으로 추정되어 왔다.

그런데, 지난 해 유니버시티 칼리지 런던의 로라 포로 박사가 이끄는 연구팀이 녀석의 화석 두개골을 분해하지 않고 CT 스캔으로 3D 촬영 및 복원한 결과 크라시지리누스의 머리는 결코 올챙이가 아니라 악어와 가장 비슷한 것으로 나타났다고 발표한 것이다.

녀석은 악어처럼 물속에 숨어 있다 먹이를 기습하는 방식으로 사냥했을 가능성이 높다는 것.

크라시지리누스의 두개골 화석과 3D 복원 결과. 사진=The Trustees of the Natural History Museum, London/ Porro et al)

새롭게 복원된 크라시지리누스의 머리. 사진=Bob Nicholls

실상 현생 악어는 중생대에 이른 트라이아스기 말기에서 쥐라기 초에 나타난 프로토수쿠스(Protosuchus)가 그 조상으로 간주되어 왔었다.

프로토수쿠스 화석종은 생존 중에 거의 진화를 거치지 않은 대형 파충류로 악어류를 연구하는 데 없어서는 안 될 귀중한 자료로 여겨져 왔던 것.

물론 악어는 양막류 파충류이다.

새끼 하마를 잡아 먹겠다고 하마 무리 속에 틈입했다 들켜 혼쭐났다는 악어의 모습.

참고로, 하마는 무려 포유류. 고래도 포유류.

뱀.

파충강 뱀목 뱀아목에 속하는 동물의 총칭.

중생대 백악기에 도마뱀과 같은 조상에서 갈라져 나온 것으로 추정되고 있다.

류임현 기자