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잃어버린 연결고리(missing link·멸실환)
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틱타알릭, 시조새
[과학세상/임종덕]진화의 ‘잃어버린 고리’ 찾기 2006년 04월 15일
생명체들 가운데도 두 가지 종류의 특징을 모두 가진 것들이 있다. 최근 캐나다에서 발견돼 고생물학자들을 흥분시킨 ‘어류와 양서류의 특징을 모두 지닌 화석’이 그것이다. 3억7000만 년 전 고생대 데본기 지층에서 발견돼 ‘틱타알릭 로제’라고 명명된 이 화석은 몸길이 약 2.7m로 몸통이 비늘로 덮인 물고기다.
그러면서 개구리처럼 납작한 머리, 머리 위쪽에 붙은 두 눈, 그리고 목의 구조가 있어 양서류의 특징도 있다. 어류는 보통 머리가 좌우로 좁고 양옆에 눈이 달렸으며 무엇보다 목이 없다. 따라서 틱타알릭은 ‘어류에서 양서류가 진화했다’는 진화론의 가설을 입증하는 증거 역할을 한다.
사실 많은 학자는 3억8500만∼3억6500만 년 전의 지층에서 틱타알릭과 같은 중간단계 생물체의 화석이 있을 것이라고 예상했다. 3억8500만 년 전 지층에서 양서류의 특징을 지닌 어류(유스테놉테론) 화석을, 3억6500만 년 전 지층에서 원시 양서류(아칸토스테가) 화석을 이미 찾아냈기 때문. 따라서 이 두 지층 사이에서 어류와 양서류의 특징을 모두 가진 진화의 ‘잃어버린 고리(missing link·멸실환·滅失環)’를 찾으려 한 것이다.
잃어버린 고리는 이처럼 진화의 중간단계에 해당하는 종류가 존재했다고 추정되는 데도 화석으로 발견되지 않은 것을 가리킨다. 잃어버린 고리에 해당하는 틱타알릭 같은 것이 발견되면 그것은 이제 ‘진화의 고리’가 된다.
진화의 고리로 지금까지 가장 널리 알려진 것은 1억5000만 년 전 중생대 쥐라기 지층에서 발견된 시조새. 지구상에 등장했던 최초의 새인 시조새는 새의 특징인 깃털을 가지고 있으면서 파충류의 특징인 긴 꼬리뼈, 날카로운 이빨, 앞 발톱도 있었다. 조류가 파충류(익룡 등)에서 진화했음을 보여 주는 진화의 고리로, 지금까지 발견된 가장 중요한 화석 중 하나로 평가받고 있다.
인류의 기원을 연구하는 인류학자들은 ‘인류 진화의 고리’도 짜 맞추려 애쓰고 있다. 이들은 인류와 유인원(침팬지 고릴라 오랑우탄)은 공통조상에서 갈라져 나왔다고 생각한다. 즉, 유인원과 사람의 중간 형태인 원인(猿人·선행인류)에서 사람에게 더 가까운 원인(原人·초기인류)을 지나 현생 인류로 진화해 왔다는 것. 이들은 이를 입증하는 대부분의 화석들은 찾았다고 보고 있지만 560만∼350만 년 전에 있었을 것으로 보이는 원인-유인원의 공통 조상은 지금도 찾고 있다.
일반적으로 지구상에 존재했던 생물은 물에서 뭍으로 적응해 가는 진화 방향성이 있다. 그러나 이러한 방향을 거스르는 것도 있다. 예를 들어 고래는 육지에서 살다가 바다에 적응한 경우. 앰불로세투스는 네 발로 육상생활을 하던 원시고래와 완전히 수중생활에 적응한 고래류의 중간 단계로 긴 뒷발의 발가락 끝에는 작은 말굽 모양의 물갈퀴를 가지고 있었다. 따라서 현생 물범과 같이 육지와 바다를 자유롭게 넘나드는 생활이 가능했던 것으로 추측된다.
내부 공생설 증거
최근 우리나라 미국 독일 프랑스 오스트리아 캐나다 등 6개국 22개 연구소가 참여한 국제 공동연구진이 식물의 유전자를 분석해 ‘내공생설’을 입증할 수 있는 증거를 찾아냈다. 연구팀은 해상식물인 회조류 녹조류 홍조류와 육상식물인 애기장대의 유전자를 분석했다. 그 결과 회조류의 게놈에서 남조세균의 유전자를 찾아냈다. 진핵생물이 잡아먹은 남조세균의 유전자가 광합성을 할 수 있는 엽록체와 미토콘드리아를 만들었다는 증거다.
연구에 참여한 성균관대 생명과학부 윤환수 교수는 “애기장대 유전자의 18%도 내공생 전이를 통해 유전된 것으로 나타났다”며 “식물 진화의 잃어버린 고리를 찾아낸 것”이라고 설명했다. 연구팀은 또 유전자 분석을 통해 회조류 녹조류 홍조류가 모두 같은 계통에서 진화한 ‘형제’라는 것을 밝혀냈다. 내공생을 통해 처음 광합성을 한 식물이 시조며 회조류 녹조류 홍조류가 차례로 나타난 것이다. 윤 교수는 “광합성을 할 수 있는 식물이 어떻게 진화했는지 알 수 있게 됐다”며 “이를 통해 원시 지구에 살았던 초기 식물의 모습을 알아낼 수 있는 단서를 찾아냈다”고 말했다.
이 연구 결과는 과학 학술지 ‘사이언스’ 2012.2.17일자에 발표했다.