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Heredity/Evolution
포유류의 귀뼈와 턱뼈, 분리되면서 진화해
등록일 : 2019-12-12 16:39 | 최종 승인 : 2019-12-12 16:40
한윤경
포유류의 중이에 있는 작은 뼈는 턱의 일부가 아닌 분리된 형태라는 새로운 연구 결과가 나왔다(사진=셔터스톡)
 

[리서치페이퍼=한윤경 기자] 인체의 가장 작은 뼈 중에는 중이에서 서로 관절로 이어진 3개의 뼈(이소골)가 있다. 이들은 모두 모루뼈, 망치뼈, 그리고 등자뼈로, 음파가 고막을 진동시키면 가장 바깥에 있는 큰 뼈인 망치뼈에 다다르는데, 이후 모루뼈와 등자뼈를 통해 진동을 전달하는 것이다. 이처럼 3개의 이소골은 일종의 다리 역할을 형성해, 내이로 이동하기 전 음파를 증폭시킨다. 특히 인간을 비롯한 포유류는 중이뼈가 한 개 밖에 없는 조류나 파충류와 달리 독특한 이소골을 형성하고 있다는 점에서 흥미롭다. 

최근 포유류의 중이에 있는 작은 뼈가 턱의 일부가 아닌 분리된 형태라는 새로운 주장이 나와 주목된다. 중국과학원의 척추 고생물학 연구소의 팡위안 마오가 밝힌 연구 결과로 이전 연구의 가설과 반대되는 주장이다. 

과거 vs. 현대 과학 연구

이번 연구에 앞서 이전 배아와 화석 개발을 통해 수집된 증거에서는 포유류의 귀뼈가 한때 턱뼈의 일부였다는 이론이 지배적이었다. 한 예로 지난 2012년 수행된 '포유류 중이와 턱의 진화: 적응과 새로운 구조'라는 제목의 연구에서는 모루뼈와 망치뼈가 턱관절과 척추동물 두개골의 일부인 방형골과 생물학적으로 동일하다는 이론이 도출됐다.

턱뼈에서 귀뼈를 분리하는 것은 씹는 것과 청각을 분리한다는 점에서 대단히 중요하다(사진=셔터스톡)
 

오리고레스테스 리로 보는 귀와 턱의 분리

이번 연구에서는 이전 이론과는 사뭇 다른 결과가 암시됐다. 연구팀은 중국에서 약 1억 2,300만 년 된 암석 발굴을 통해 화석 표본 6개를 수집했다. 바로 오리고레스테스 리(Origolestes Lii) 표본으로, 전체적인 몸은 고대 포유류와 비슷했지만, 귀는 현대 포유류와 비슷했다. 중요한 것은 귀뼈가 턱에서 분리돼있었다는 점이다. 오리고레스테스 리는 현생 포유류 대부분의 조상이었던 진수류 포유동물로, 여기에는 현재도 생존하고 있는 유대류 및 태반을 가진 포유류 등이 포함된다.

연구팀은 귀뼈와 연골 파악을 위해 고해상도 CT 촬영을 수행했다. 그 결과 이 동물의 이소골은 아래턱에서 분리돼있다는 사실을 발견했다. 이는 턱과 귀가 각각 기능에 특화되도록 개별적으로 진화한 것이라는 사실을 보여준다.

연구팀은 이와 관련, 씹는 것과 듣는 것의 생물학적 시스템 분리가 포유류의 신체적인 제약을 제거, 청각을 향상시키고 식단을 다양화시켰다는 가설을 세웠다.

미자연사박물관의 화석 포유류 큐레이터이자 연구의 공동 저자인 젱멩 교수는 "턱뼈에서 귀뼈를 분리하는 것은 씹는 것과 청각을 분리한다는 점에서 매우 중요하다"고 설명했다.

이번 연구는 젱멩 교수가 공동 저술한 이전 연구와 대조적이라는 점에서 더욱 흥미롭다. 당시 교수와 연구팀은 오리고레스테스 리와 같은 시기에 서식했던 제홀바타르 키엘라나에(Jeholbaatar kielanae)를 분석, 치골(아래턱뼈) 다음의 뼈들이 치골 안쪽 혹은 연골을 통해 치골과 직접적으로 연결됐다는 사실을 발견했다. 당시 교수는 이 종의 중이뼈가 매우 잘 보존됐다고 설명했으며, 이는 뼈 구성의 형태 및 관절에 중요한 증거를 제공한다고 설명했다. 다만 이 종 계통의 포유류는 모두 멸종됐다.

 

 

진화 사슬

시카고에 소재한 자연사박물관의 포유류학자 스테파니 스미스는 이번 연구와 관련해 가령 씹는 행위처럼 포유류의 행동과 연결될 수 있는 방식으로 시스템이 독립적으로 진화하는 것은 일반적이라고 말했다. 단순히 유전자 제어에 관한 것이 아니라, 뼈의 분리가 어떻게 진화하도록 만들었는지에 관한 것이라는 설명이다.

그럼에도 불구하고, 턱뼈에서 중이뼈가 분리된다는 사실을 파악한 것은 매우 가치 있으며, 포유류 진화의 사슬 역할을 할 수 있으리라고 평가했다. 

이에 더해 미 켄터키주에 위치한 루이빌대학의 진화 생물학자 기예르모 루기어는 이번 발견이 새로운 의문점을 제기한다고 설명했다. 가령 진화 과정이 모든 포유류에서 발생하는 것인지, 아니면 포유동물의 특정 하위 집단에서만 발생하는지다. 또한 다른 포유류 그룹에서도 이러한 일이 일어났을지 혹은 한 번만 발생한 것인지 등은 여전히 밝혀지지 않았다고 말했다. 

 

멸종위기에 처한 포유류

유엔환경계획-세계보전감시센터(UNEP-WCMC)에 따르면, 현재 국가별로 멸종위기에 처했거나 위협을 받는 포유류의 수는 다음과 같다.

멸종위기에 처한 포유류 수가 많은 나라는 총 121종의 마다가스카르를 비롯해 ▲브라질 80종 ▲멕시코 96종 ▲인도 93종 ▲인도네시아 91종 ▲미국 40종 ▲러시아 34종 ▲ 중국 73종 ▲콩고 32종 ▲호주 63종 등이다.

[리서치페이퍼=한윤경 기자]
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