알고 보니 눈이 3개? 삼엽충의 놀라운 비밀 [핵잼 사이언스]

고생대의 시작인 캄브리아기에 등장해 수억 년 동안 번성하다가 고생대 마지막 순간인 페름기 말에 멸종한 삼엽충은 고생대를 대표하는 생물이다. 엄청나게 많은 화석이 발굴되어 알려진 종만 2만 종이 넘을 정도다. 삼엽충의 성공 요인은 여러 가지이지만, 단단한 껍데기와 당시 기준으로 매우 뛰어난 눈을 빼놓고는 설명할 수 없을 것이다.

절지동물에 속하는 삼엽충은 현재의 곤충처럼 여러 개의 작은 눈이 모여 만든 겹눈 구조를 지니고 있다. 지금 보면 단순한 구조 같지만, 고생대에는 인간처럼 복잡하고 뛰어난 눈을 지닌 생물이 없었기 때문에 이 정도면 눈이 가장 좋은 편에 속했다. 두 개의 뛰어난 눈 덕분에 삼엽충은 천적을 쉽게 피하고 먹이를 잘 찾아낼 수 있었다.

하지만 사실 삼엽충의 눈은 두 개 이상일 가능성이 높다. 현생 절지동물은 사물을 보는 겹눈 이외에도 빛을 감지하는 세 번째 눈인 홑눈(Ocelli)를 갖고 있기 때문이다. 다만 홑눈은 머리 위에 있는 작은 점 같은 감각기관으로 껍데기의 일부 투명한 부분을 통해 빛을 감지하는 컵 모양의 세포 덩어리에 불과하다. 따라서 화석이 되는 과정에서 대부분 그 흔적이 사라진다. 그렇게 많은 삼엽충 화석에서 잘 확인하기 어려운 것도 의외의 결과는 아닌 셈이다.

하지만 독일 쾰른 대학 연구팀은 많은 화석을 분석한 끝에 두 삼엽충의 화석에서 홑눈의 흔적으로 의심되는 작은 점들을 찾아냈다. 연구팀은 오르도비스기에서 데본기 사이 존재했던 삼엽충인 '아우라코프레우라 코닌크키'(Aulacopleura koninckii)와 거의 5억 년 전 살았던 삼엽충인 '사이클로피제 시빌라'(Cyclopyge sibilla)의 화석에서 홑눈의 흔적을 확인했다. (사진에서 화살표)

이 홑눈 흔적들은 예상한 대로 양 눈 사이 머리 위에 있었는데, 이런 위치 때문에 '가운데 눈'(median eye)라고도 불린다. 작은 점 하나만으로는 화석화 과정이나 살면서 생긴 작은 흉터와 구분하기 힘들지만, 연구팀이 화석에서 확인한 점들은 현생 절지동물의 홑눈과 비슷하게 눈 사이 머리 위에 세 개의 점이 일정 간격으로 배치되어 있었다. 우연히 생긴 흉터나 화석화 과정에서 결손 부위라고 보기에는 구조와 배치가 절지동물의 홑눈과 너무 유사하다.

연구팀에 따르면 삼엽충의 홑눈은 이들이 절지동물에서 갑각류 및 곤충류와 가장 가까운 그룹이라는 점을 보여준다. 이들의 홑눈이 모두 3개이기 때문이다. 거미의 경우 2개이고 원시적인 멸종 절지동물은 4개인 점을 생각하면 진화 계통상 삼엽충이 어느 쪽에 더 가까운지 알 수 있다. 우연의 일치이지만, 삼엽충이라는 이름 답게 세 번째 눈도 세 개라는 사실도 재미있다.