지구 생명체의 진화(6), 살아있는 화석 은행나무

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<유스테노프테론>

양서류의 조상인 유스테노프테론 역시 폐어와 실러캔스처럼 널리 퍼져 살았던 집단이다. 또 실러캔스처럼 살로 된 기부(基部)를 갖춘 다리 역할을 하는 지느러미를 가졌으며. 폐어처럼 내장으로부터 공기 호흡을 하는 주머니들을 가졌다. 그러나 유스테노프테론은 폐어나 실러캔스와는 다른 특이한 골격을 갖추고 있는데 그것은 콧구멍과 입천장을 연결하는 통로이다. 육지의 모든 척추동물이 이러한 모습을 갖추고 있는 것으로 보아 이것이 육지 척추동물의 조상 계열과 아주 밀접한 관련이 있다고 볼 수 있다.

화석화된 이들의 지느러미를 자세히 조사해보면 지느러미가 돋아난 기부에 불룩 솟은 둥근 돌출부는 몸에 붙은 강한 뼈로 지탱된다는 사실이 밝혀졌다. 그리고 두 개의 뼈가 이 뼈에 연결되어 있었으며 마지막으로 작은 뼈들과 손가락 같은 뼈가 연결돼 있어 마치 육지 척추동물의 사지(四肢)에서 볼 수 있는 그런 형태이다.

 

유스테노프테론

유스테노프테론은 진화생물학에서 매우 중요하게 생각하는데 이는 육상생물의 근거로 생각하기 때문이다. 어떤 종집단이 분화를 통해 다른 종집단이 나타났다고 인정하기 위해서 상당한 근거가 필요하다.

종집단의 분화는 생물학자들이 계통도를 그려서 표현을 하는데, 이 계통도는 발견된 종집단들이 어떤 관계에 있는지 형태학적, 면역학적, 분자계통학적으로 분석되어 그려진다. 이때 기준이 되는 가장 중요한 단서중 하나가 바로 ‘상동성’입니다. <네이버지식백과>에 의하면 상동성을 다음과 같이 설명한다.

 

‘발생학 또는 진화학적으로 비교한 생물의 기관 등이 공통조상형 생물에서 유래하는 것으로 인정할 수 있는 성질. 예를 들면 어류의 가슴지느러미, 양서류나 포유류의 앞다리, 조류의 날개 등을들수있다. 기능적으로는 반드시 유사하지는 않다. 핵산이나 단백질의 구조의 비교에서 분자진화를 논의하는 경우도 마찬가지로 사용할 수 있다.이와 같은 2가지 이상의 물질이 기능에 관계없이 통계처리상 유사한 구조를 나타내는 것으로 판단된 경우, 이들은 공통 조상에서 유래한 것으로 생각되며 상동이라 한다.’

 

공통조상을 갖는 현생종의 종집단을 연관짓는 것에 한정짓고 있지만, 형태학적인 분석을 통해서 어떤 공통적인 기관을 통해 서로 다른 종집단이 서로 연관되어 있다고 보는 근거라 생각한다면, 고생물학과 지질학에 있는 다양한 고생물들의 조상종-후손종으로 연관시키는 근거라고 볼 수 있다. 그런데 상동성에 대해 <위키백과>는 보다 업그레이드된 내용으로 설명한다.

 

‘상동성은 유전자, 단백질등의 친족관계가 있을때만 쓰는 말로서, 그 정도가 크면 클수록 유전적 거리가 가까움을 나타낸다. 상동성은 진화학, 분류학과 생정보학에서 매우 중요한 개념이다.’

 

일반적으로 상동성은 가슴 지느러미, 앞다리, 날개의 뼈 구조를 들어 설명하는데 <위키백과>에서는 유전자, 단백질등의 관계에 대해서 설명하고 있다. 이는 유전자 분야에서 과학이 발전했기 때문이다.

유전자, 단백질 등의 관계를 따지는 것은 호메오박스(homeobox)를 보는 것과 비슷하다. 즉 여러 종들이 서로 같은 순서의 유전자 배열을 공유하는 부분인 호메오 박스가 나타나면 서로 다른 종이라 할 지라도 근본적으로 같은 조상을 갖는다고 인정한다는 것이다.

여하튼 학자들은 어류에서 양서류로 넘어가는 대진화의 과정에서 유스테노프테론(Eusthenopteron)을 매우 중요시 생각한다. 유스테노프테론은 3억8500만년 전에 살았던 것으로 추정되는 화석종으로 <네이버지식사전>에 다음과 같이 적혀있다.

 

‘데본기에 서식했던 총기아강(總亞綱)의 오스테오레피스와 비슷한 종류의 1속으로 체장이 약 50cm인 가늘고 긴 육식성 물고기로 두골은 초기 양서류로 이어지는 특징을 나타낸다. 척삭을 둘러싼 환상인뼈의 배측에 후상방(後上方)으로 돌출된 가시가 있고, 척삭 배측의 2환상골 사이에 작은 뼈가 있다. 배쪽의 가시가 초기 양서류의 추골극돌기와, 환상골이 후자의 간추심(間椎心)과, 중간의 작은 뼈가 후자의 추체와 상동이라 보고 있다.

척추는 곧게 뻗고 꼬리는 배복이 대칭을 이루며, 수평지느러미는 그 내부에 관절로 견대(肩帶)에 연결되는 1개의 기부골 끝에 그것과 관절로 접한 뼈 2개가 있고, 그것보다 더 끝부분에 다른 뼈가 방사상으로 나란히 배열되어 있다. 이러한 지느러미 내부의 뼈배열로부터 육상동물의 사지골이 유도된 것으로 보고 있다. 내비공은 두골의 서골(鋤骨)과 구개골 사이에 발달하고, 비도는외비공에서 내비공을 거쳐 구강 또는 인두로 통한다. 이빨을 절단하여 현미경으로 조사하면 에나멜질의 미로상 구조가 나타나는데 이것은 초기 육상양서류와 공통적이다.‘

 

아칸토스테가(상)틱타알릭(중)유스테노프테론(하)

 

그런데 유스테노프테론(Eusthenopteron), 판데릭티스(Panderichthys), 틱타알릭(Tiktaalik), 그리고 아칸소스테가(Acanthostega) 모두 해당 뼈구조가 유사하다. 즉 이러한 지느러미의 뼈 구조가 이들이 서로 연관되어 있다는 것을 증명하는 상동기관이라고 할 수 있다.

또한 코와 입까지 비공이 뚫여있는 것이 내비공인데 쉽게 말하자면 코로 들이킨 것이 입으로 나올 수 있고, 입으로 들이킨 것이 코로도 나올 수 있다. 어류 대부분은 이런 내비공을 가지고 있지 않으며 대신에 두개의 외비공을 가진다.

그런데 예외적으로 가지고 있는 종류가 바로 폐어류이다. 현생종인 폐어류의 경우에는 허파와 내비공이라는 상동기관을 보고 유스테노프테론(Eusthenopteron)을 조상으로 하며, 양서류를 비롯한 육상동물들과 공동 조상을 갖는다고 인식하는 이유다. 반면에 육상동물들은 기본적으로 내비공을 가지고 있다. 그러므로 최초의 양서류로 인식하는 익티오스테가는 내비공을 갖고 있다.

유스테노프테론의 이빨 절단면을 보면 '미로상 구조'를 갖고 있다. 이들 상동기관들은 유스테노프테론이 견두류와 친족관계에 있다는 것을 입증한다. 즉 데본기의 어류인 유스테노프테론과 익티오스테가를 대표로 하는 초기 양서류인 견두류는 분명한 상동기관을 가지고 있다는 점이다. 이는 데본기에 어류 중의 일부 종집단이 양서류로 변화한다는 대 진화를 의미한다.

그렇다면 이들의 후손들이 육지로 기어 올라간 이유는 무엇일까.

그들은 아마 오늘날의 폐어와 마찬가지로 늪에서 주기적으로 이동하면서 살아갔으며 물이 마르면 다른 물을 찾기 위해 폐와 다리를 사용했을 것이다. 그런데 이 시기에 이미 벌레, 달팽이류, 곤충의 조상이 육지에 많이 있자 유혹을 느꼈을지도 모른다. 더구나 육지에는 아직 무시무시한 파충류나 조류 또는 포유류가 없었기 때문에 바다보다 더 안전했을지 모른다. 물론 이런 여러 가지 상황들이 모두 혼합되어 있었을지도 모른다.

여하튼 그들은 물 밖에서 이동과 호흡과 생존에 효과적으로 적응하게 되었다. 이들이 양서류의 조상이 되는데 전혀 문제가 없었다는 뜻이다.

 

<은행나무도 살아있는 화석>

‘살아있는 화석(Living fossil)’ 또는 ‘화석생물’이라고 불리는 은행나무는 다른 나무에 비해 유달리 전설이 많은데 그 이유는 상상할 수 없을 정도로 오래 사는데다가 세계적으로 매우 특이한 경력을 갖고 있는 희귀한 생물이기 때문이다.

우리나라에서 가장 큰 용문사의 은행나무(천연기념물 30호)도 신라 경순왕의 세자였던 마의태자가 망국의 한을 품고 금강산에 가는 길에 용문사에 들렀다가 땅에 꽂아 놓은 것이 큰 거목으로 자랐다는 전설을 갖고 있다. 신라의 명승 의상대사의 지팡이에서 자랐다는 이야기도 있으며 나라에 큰 일이 있을 때면 황소울음 같은 소리를 낸다는 말도 있다. 일제 강점기 때에는 일본인들이 이 나무를 자르려다가 벼락에 맞아 즉사했다고도 하며 조선조 세종 때 정3품보다 직급이 높은 오늘날 차관급에 해당하는 당상직첩을 제수 받기도 했다.

 

1000살의 보석사 은행나무(받침대로 지탱)

영월군 하송리의 은행나무에도 영사(靈蛇)가 살기 때문에 개미가 얼씬도 못하고 닭이나 개도 접근하지 않는다고 한다. 어린아이들이 나무에 올라갔다가 떨어져도 상처를 입지 않는다고 하며 부인들이 자식을 얻기 위해 치성을 드리던 신목(神木)이기도 하다.

강화도 전등사에 있는 벼락 맞은 은행나무는 특이한 전설을 갖고 있다. 신 의철 씨에 의하면 한 해에 은행을 20～30가마씩 딸 정도로 은행이 많이 열렸는데도 불구하고 당시의 주지 스님이 탐욕이 많아서 인근 주민들에게 하나도 주지 않자 하늘이 노하여 벼락을 내렸다고 설명했다. 또 한 전설은 탐관오리가 은행나무에 열리는 은행보다 더 많은 은행을 세금으로 내라고 하자 주지 스님이 기도를 드려 더 이상 은행이 열리지 않도록 기원하자 은행나무에 벼락이 내렸다는 것이다.