지구 생명체의 진화(4), 살아있는 화석 실러캔스(I)

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<고생물학상 20세기 가장 극적인 발견 실러캔스>

물 속은 생물에게 육지보다 더 포근하고 좋은 환경이다. 다양한 종류의 육상 척추동물이 수중으로 들어가 거기에 적응하고 사는 것을 보더라도 그렇다. 바다뱀, 바다거북, 펭귄, 바다소, 물개, 돌고래, 고래 등이 육지에 올라왔다가 다시 바다로 돌아간 것이다.

3억 7500만 년 전경에 물 속을 지배하던 딱딱한 뼈를 가진 경골어류 중의 한 종류가 육지로 올라가려 했다. 이들은 다른 물고기와는 달리 콧구멍이 입안으로 뚫려 있어 공기를 마실 수 있었다. 이런 형태로는 물 속을 돌아다니기는 불편하지만 가뭄이 계속되어 연못물이 거의 다 말라버려도 당분간은 살 수 있었다. 그러므로 이 물고기들이 환경이 나빠지면 육지로 나와 깡충깡충 뛰면서 다른 물 속을 찾아 갈 수 있었다.

대서양 청어(경골어류-硬骨魚類)

이 경골어류가 조금씩 진화하여 육지에서 움직이기 쉽고 오래 머물 수 있는 모습으로 탈바꿈하여 성체가 될 때까지 지상에 계속 머물 수 있는 정도로 진화했으며 이것이 양서류이다. 그러나 양서류는 알을 낳으려면 다시 물 속으로 들어가야 했다. 이런 불편을 없애기 위해 양서류의 일부가 지상에다 알을 낳았고 이렇게 해서 파충류가 탄생했다. 그 후 파충류는 조류와 포유류라는 여러 가지 모습으로 진화해 갔다. 그러니까 경골어류가 인간을 포함한 모든 육상 척추동물의 조상인 것이다.

그러나 경골어류는 환경에 적응하지 못하고 지구상에서 자취를 감추었다. 남은 것은 그들의 후손인 육상 척추동물이다. 바로 그 경골어류가 현재까지도 살아있는 것이다. 그것이 바로 20세기의 가장 극적인 고생물학적 발견 가운데 하나로 공룡보다 약 1천만 년 전인 7천500만 년 전에 멸종했다고 알려진 실러캔스이다.

 

실러캔스

실러캔스는 총기류(總鰭類)의 아목 관추류에 속한다. 총기류란 경골(硬骨)어류로서 고생대 데본기에 나타났으며 공기 호흡을 하는 내비공(內鼻孔)과 가슴지느러미와 배지느러미가 발달해 있다.

실러캔스란 이름은 스위스 고생물학자 루이 아가시가 1836년에 처음으로 사용하기 시작했다. 그는 영국 뉴캐슬 부근의 페리힐에 분포해 있는 고생대 페름기 지층에서 나온 화석물고기에 실러캔더즈(Coelacanthus)라는 이름을 붙였다. 이것은 그 계통의 물고기들이 첫 등지느러미의 가시 속이 비어 있었기 때문에 붙인 이름인데 '공극어'라고도 한다. 실(coel)은 그리스어로 ‘비어 있는’이라는 뜻이고 아캔더즈(acanthus)는 ‘가시’를 의미한다. 학명으로는 ‘실러캔스 그라뉼라투스 아가시 1836년’이다.

실러캔스는 지금부터 3억 7500만 년 전인 고생대 데본기 후기에 지상에 나타났다가 중생대 백악기 후기인 7500만 년 전에 사라진 원시물고기로 알려졌었다. 화석 실러캔스는 100여 년 전에 발견되어 지금까지 28속 79종정도가 알려져 있다.

고생물학자들에게 특히 중요한 의미를 갖는 것은 실러캔스가 해수와 기수 양쪽에 모두 서식하면서 고생대 데본기에 최초로 나타난 육상동물인 양서류의 진화와 관계가 있다고 생각하기 때문이다.

이 실러캔스가 놀랍게도 1938년 말 남아프리카 공화국의 이스트런던에서 저인망에 산채로 잡힌 것이다. 선장은 처음 보는 실러캔스를 박물관 표본 관리자인 래티머 양에게 알려 주었다. 그녀는 남아프리카 케이프 주의 이스트런던 자연사박물관에서 해산물과 바닷새들의 표본을 모으고 있었다.

 

래티머 박사

2미터가 되는 그 물고기는 연한 남색에 무지개 빛깔이 나는 은빛 반점이 있었다. 더구나 매우 강한 아가미와 무척 단단한 갑옷 비늘들을 지니고 있었다. 그러나 그녀는 그 물고기의 이름을 알 수 없었으므로 물고기를 스케치한 뒤 남아프리카 그래햄스타운의 로드 대학교 어류 전문가 제임스 스미스 교수에게 물고기에 대한 사항을 알려 주었다.

그녀의 보고대로는 물고기의 지느러미가 특이해서 사람의 팔뚝같이 보였고 처음 보았을 때는 도마뱀과 같은 인상을 느꼈다고 토로했다. 비늘도 다른 어류와는 달리 뼈처럼 컸고 작은 가시 같은 돌기로 덮여 있었으며 머리도 뼈로 된 갑옷 같았다. 또 이빨이 있었고 지느러미를 포함해서 전신이 크고 단단한 뼈 같은 비늘로 덮여 있었다. 꼬리지느러미는 대칭을 이루고 뒤쪽 가운데 부분에 별도의 지느러미가 있어 두 겹을 이루고 있었으며 보통 물고기와는 달리 등지느러미도 두 개가 있었다.

래티머 양의 편지를 받은 스미스 교수는 그녀의 스케치를 보고 실러캔스임을 알아차렸다. 그 후 1939년 래티머 양이 보관하고 있던 박제 물고기를 보고 실러캔스임을 확인했다. 바로 ‘살아있는 화석(Living fossil)’을 드디어 발견한 것이다.

‘살아있는 화석’ 또는 ‘화석생물’이라는 용어는 다윈이 처음으로 사용했다. 다윈은 은행나무를 예로 들면서 지질시대에 나타났으나 절멸되지 않고 현존하는 생물을 살아 있는 화석이라고 지칭했다. 진화속도가 매우 느려 오랜 지질시대 동안 속성이 거의 변하지 않고 생존하고 있는 생물도 화석생물이라고 한다. 그러므로 화석생물은 화석으로도 볼 수 있고 살아있는 모습도 볼 수 있는 매우 희귀한 생물이다.

실러캔스는 발견자와 발견 장소를 기념해 라티메리아 차름나(Latimeria chalumnae:서인도양실러캔스)로 명명되었다. 이 내용이 언론에 보도되고 <네이처(Nature)>지에 발표되면서 스미스 교수는 일약 세계적인 학자가 되었다. 세계의 유명 신문에서는 드디어 어류와 양서류 사이의 ‘잃어버린 고리’를 찾았다고 대서특필하였다.

 

실라캔스 현상문

제2차 세계대전이 끝나자 스미스 교수는 현상금을 걸었다.

 

‘특이한 2중 꼬리와 지느러미에 유의하고‧‧‧‧‧ 발견하면 절대로 칼로 자르거나 물로 씻지 말고 잡은 즉시 냉동하거나 그것을 돌볼 수 있는 관청으로 가지고 가서 스미스 교수에게 전보로 알려달라고 요청하십시오. 처음 발견되는 두 마리는 100파운드를 드리겠습니다.’

 

이 당시 일반 직장인들의 월급여가 2파운드였다는 것을 생각하면 당시에 100파운드가 얼마나 커다란 현상금임을 짐작할 수 있다. 드디어 1952년 12월에 코모로 군도의 앙주앙 섬 해안에서 실러캔스가 낚시에 걸렸다. 세 번째는 1953년 9월에 역시 앙주앙 섬 부근에서 잡혔다. 이곳은 이스트런던에서 1,600킬로미터나 떨어져 있었다.

비로소 코모로 군도의 해역이 실러캔스의 서식지라고 생각되자 당시 코모로 군도와 마다가스카르 섬을 식민지로 갖고 있던 프랑스 당국은 프랑스 과학자에 국한하여 실러캔스를 조사하도록 했다. 이후에도 계속 실러캔스가 잡히자 프랑스 당국은 단순히 전시한다는 조건으로 각국의 박물관에 기증했다.

지금까지는 코모로 군도에서만 잡히는 것으로 생각했으나 근래에 인도네시아 셀레베스섬 북쪽 해안에서도 서식하는 것이 밝혀졌다. 실러캔스는 비교적 깊은 수심 180～360미터에서 바닥이 용암으로 된 험한 바다에서 주로 잡힌다. 그러므로 실러캔스가 낚시에 걸려 그들이 서식하던 깊은 곳에서 표면으로 올라올 때 내부 청각기관이 손상되며 수압과 수온이 변하면서 물고기가 천천히 질식되어 죽는 것으로 나타났다. 아직도 코모로 정부가 실러캔스 한 마리 당 150불 정도의 보상을 하는데 이 액수도 평범한 어부의 수년간의 수입과 거의 맞먹는 거액이다.

실러캔스가 세계적인 유명세를 타자 인간의 묘한 심리가 발동한다. 실러캔스를 잡기는 해도 곧바로 죽으므로 바다 속에서 살아있는 것을 본적이 없었기 때문에 실러캔스가 바다 속에서 어떻게 생활하는 것이 궁금해졌다는 말이다.

1966년 미국의 유명한 시사 주간지 <라이프>가 자연 상태에서 생활하는 실러캔스의 사진을 발표했다. 프랑스의 사진사는 실러캔스가 수심 40미터 정도에서 나타났는데 사진을 몇 장 찍었을 때 갑자기 카메라가 고장 났으며 실러캔스는 깊은 곳으로 헤엄쳐 사라졌다고 말했다. 그러나 그것은 낚싯줄에 걸려 죽어 가던 실러캔스를 찍은 뒤 낚싯줄을 지워 버리고 마치 살아 있을 때 찍은 것처럼 잔재주를 부린 것이다.

결국 끈질긴 학자들의 추적 끝에 1986년 7월에 일본 학술 조사대가 길이 140센티미터, 무게 65킬로그램짜리와 길이 125센티미터, 무게 60킬로그램짜리를 산채로 잡아 바다에 도로 넣어 살아서 헤엄치는 모습을 VTR에 담는 데 성공하였다. 그러나 이 당시의 촬영도 살림망 속에 넣은 것으로 완전한 관찰이라고는 볼 수 없었다.

독일의 프리케 교수는 드디어 1987년에 잠수정 지오 호를 타고 수심 180미터까지 들어가 자연 상태에서 살아가는 실러캔스들을 비디오로 촬영했다. 1989년에는 잠수정 자고 호를 이용해 더 깊이 들어가 실러캔스들이 숨어 있는 은신처를 찾아냈고 1991년에는 실러캔스의 몸에 무선발신기를 부착해 실러캔스들이 밤이 되면 7백 미터나 되는 깊은 곳까지 내려간다는 사실도 밝혀냈다.

실러캔스는 보통 수심이 180미터이고 수온이 섭씨 18도 이하인 바다 속 화산암 바위구멍에 서식하는데 산소를 아주 적게 소비한다는 것이 알려졌다. 실러캔스의 산소소비량은 다랑어의 120분의 1, 송어의 10분의 1도 안 된다. 또한 실러캔스는 정체된 물의 흐름에 몸을 맡기며 거의 움직이지 않음으로써 에너지를 절약하고 있다. 이런 이유로 실러캔스는 먹이가 적은 곳에서도 살 수 있었고 지금까지 멸종되지 않고 살아남을 수 있다고 추정된다.

실러캔스는 처음 학자들이 상상한 것처럼 가슴지느러미와 배지느러미로 땅위를 기어 다니지는 않았다. 실러캔스가 전기뱀장어가 전기를 발생하는 것과 같은 이상한 모습도 목격되었다. 그것은 코끝을 바다의 바닥에 대고 몸을 수직으로 세워서 돌리는 것인데 아마도 실러캔스의 머리의 발전기관을 이용해서 땅속의 먹이를 찾는 것으로 추정된다.

실러캔스는 여섯 개의 지느러미를 갖고 있는데 이들 중 네 개는 두 개씩 짝을 지어 움직인다는 것도 포착되었다. 물 속에서 이들을 관찰한 프리케는 이 네 개의 지느러미 움직임이 사족수(네발 달린 동물이라는 뜻으로 양서류, 파충류, 조류, 포유류를 뜻함) 네 발의 움직임과 공통점을 갖고 있음을 발견했다. 실러캔스가 사족수의 직계 조상일지 모른다는 학자들의 주장을 반증하는 자료이기도 하다.

 

실러캔스 조사

또한 프리케는 실러캔스에서 채취한 혈액 속의 아미노산 사슬이 올챙이의 아미노산 사슬과 매우 닮아 있음을 발견했다. 올챙이는 양서류 중에서 가장 뒤떨어진 종류인데 올챙이와 실러캔스의 아미노산 사슬이 닮아 있다는 것은 이들이 어떤 식으로든 관련이 있다는 뜻이다.

실러캔스는 다시 물 속으로 돌아와 지금까지도 완전한 물고기가 되기 위해 진화해가고 있는 중이다. 그러나 한때 지느러미였다가 발이 되었던 실러캔스의 지느러미는 다시 원래의 지느러미로 돌아가고자 애쓰고 있지만 완전히 성공하지는 못했다. 실러캔스의 지느러미 구조는 엽상형(Lobe-fin)으로 일반 어류들의 사출형(Ray-fin)지느러미와 달리 지느러미 내부 구조에 골격과 근육이 있어 헤엄치는 방법이 다소 특이하다.

금붕어의 경우 지느러미를 좌우로 흔드는 동작을 반복하여 이동한다. 반면에 실러캔스는 마치 양서류인 개구리나 사람들이 개구리헤엄을 치는 것과 비슷한 동작으로 헤엄친다. 이것은 뼈와 근육을 이용하여 보다 강하고 움직임이 자유로운 자세로 이동할 수 있기 때문이다.