[와우! 과학] 턱이 없는 물고기의 멸종 이유는 턱 있는 사촌 때문 (연구)

현생 척추동물은 먹장어나 칠성장어 같은 일부 예외를 제외하면 모두 턱을 지니고 있다. 하지만 5억 년 전쯤 등장한 최초의 척추동물은 턱이 없는 무악류(Agnatha)였다. 이 고대 생물은 현재의 칠성장어처럼 동그란 입을 이용해서 먹이를 잡아먹었다.

턱이 있는 척추동물(유악류)은 대략 4억2천만 년 전 등장했다. 턱이 있으면 입을 아래위로 크게 벌릴 수 있고 강하게 깨물 수 있기 때문에 먹이를 사냥하고 적을 공격하는데 더 유리하다.

이런 장점 덕분에 시간이 지나면서 턱이 없는 물고기는 대부분 멸종했지만, 턱이 있는 물고기는 다양하게 진화해 현재 척추동물의 조상이 됐다.

과학자들은 주요 무악류가 멸종한 원인에 대해서 기후 변화와 환경 변화, 그리고 바다 전갈 같은 다른 포식자의 등장 등 여러 가지 이유를 내놓았다. 하지만 이 과정에서 턱이 있는 물고기들이 미친 영향은 잘 알려지지 않았다.

맨체스터 대학의 엠마 랜들 박사 (Dr. Emma Randle)은 4억3천만 년 전에서 3억7천만 년 전 사이 고생대 실루리아기 후기에서 데본기에 이르는 지층에서 발견한 화석 2,800종을 분석해 무악류의 멸종 원인을 조사했다.

랜들 박사가 조사한 화석은 헤테로스트라칸스 (heterostracans)라는 갑주어 그룹으로 머리 부분에 단단한 외피를 지닌 무악류다. 갑주어는 고생대 초반에 번성한 무악류로 헤테로스트라칸스는 그 가운데 가장 크게 번성한 그룹이다.

연구팀은 헤테로스트라칸스 화석에 난 이빨 자국을 조사해 이들을 잡아먹는 천적이 누구인지 조사했다. 그 결과 흥미롭게도 헤테로스트라칸스 멸종 시기에 가까워질수록 유악류의 이빨 자국이 많아졌다.

이는 무악류가 단순히 경쟁에서 밀린 것이 아니라 턱 있는 사촌인 유악류의 적극적인 사냥 때문에 멸종했음을 의미한다. 참고로 이빨 자국 가운데는 판피류나 육기어류의 비율이 높았다.

갑주어가 단단한 갑옷을 입게 된 이유는 같은 시대에 살았던 대형 해양 절지동물인 바다 전갈 때문으로 여겨진다. 고생대 초기 바다에는 몸길이 1.8m에 달하는 거대한 바다 전갈이 바다 생태계를 지배했다. 초기 척추동물의 조상인 고대 무악류는 단단한 갑옷을 갖춰 이에 대응했다.

하지만 이 단단한 갑옷으로도 데본기에 진화한 턱이 있는 물고기를 상대하기엔 역부족이었다. 바다 전갈보다 훨씬 크고 민첩한 유악류의 등장은 무악류의 몰락을 재촉했다. 결국 데본기 이후 바다는 턱을 지닌 다양한 어류의 세상이 되고 이 중 일부는 육지로 진출했다.

턱의 진화는 척추동물 진화 과정에서 일어난 가장 극적인 사건 중 하나다. 턱을 통해 척추동물은 지구상에서 가장 강력한 포식자가 될 수 있었다. 하지만 이 과정을 연구하기 위해서 항상 먼저 알아야 하는 것은 턱이 없는 무악류의 진화다. 이번 연구는 무악류의 몰락 원인에 대한 새로운 증거를 제시했다.

고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com