네안데르탈인(5) : 포유류 등장(1)

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학자들은 인간을 포함하여 모든 포유류들이 친척 간이라고 설명한다.

최초의 포유류로 알려진 동물은 2억1천만 년 전 공룡의 그늘 아래 살았던 몇 종류의 포유류 중에 하나인 작은 뾰족뒤쥐 크기의 모르가누코돈이다. 모르가누코돈은 그야말로 특별한 생물이다. 턱뼈가 하나로 합쳐지기 시작했기 때문이다.

파충류의 턱뼈는 몇 개의 뼈로 이루어진다. 그런데 현생 포유류의 턱뼈는 뒤쪽으로 이동해 작은 중이(中耳) 뼈가 되었다. 그래서 포유류가 파충류보다 외부 소리를 훨씬 잘 듣는 이유다. 턱뼈와 귀뼈의 분리로 포유류의 두개골은 더 넓어졌으며 그 때문에 더 큰 뇌를 발달시킬 수 있었다.

모르가누코돈의 또 다른 특징은 이빨이다. 턱뼈에 붙은 아래위 어금니가 서로 잘 맞물려서 음식물을 잘게 씹을 수 있게 되자 더 많은 칼로리와 영양을 섭취할 수 있는 구조로 변하여 보다 활동적이 되었다. 반면 파충류는 먹이를 통째로 삼킨다.

더구나 이들은 어미의 젖을 먹고 자랐다. 과학자들은 유선이 모근(毛根)의 땀샘에서 진화했다고 믿는다. 땀샘이나 유선 모두 갓 태어난 새끼들이 살아남는데 필요한 수분ㆍ염분ㆍ단백질을 만들어 낸다. 여하튼 모르가누코돈은 파충류나 공룡과는 다른 생활을 하면서 그 후 1억4500만 년 동안 진화를 거쳤는데 이 당시는 공룡의 시대다.

우리의 먼 포유류 조상들은 공룡에 비하면 그야말로 미미한 존재였는데 그건 크기로 보아도 알 수 있다. 1억3000만 년 전 백악기에 미국 유타주 동부 아치스국립공원에서 살았던 작은 두개골 화석이 발견되었는데 이 동물의 두개골은 7.5㎝ 정도지만 성체의 몸 크기는 작은 산토끼만 했을 것으로 추정했다. 이 동물을 파충류와 포유류의 연결고리 역할을 한 원시 포유류 하라미이다(Haramiyida)의 일종으로 보며 ‘시펠리오돈 와카르무수치(Cifelliodon Wahkarmoosuch)’로 명명되었다.

학자들은 이처럼 작은 크기인데도 불구하고 트라이아스기와 쥐라기, 백악기에 걸친 중생대의 털 달린 원시 포유류가 쥐 크기 정도였던 것과 비교하면 상당히 큰 편이라고 설명한다. 초식성 이빨로 볼 때 식물을 먹이로 했으며, 두개골이 보존된 지역의 침전물을 감안할 때 작은 강의 범람원이나 강변에 살았을 것으로 추정된다.

두개골 화석의 CT 분석 결과, 뇌는 상대적으로 작은 튜브 모양의 단순한 구조를 갖고있고 큰 후각신경구가 있어 후각이 발달했을 수 있다. 또 눈 구멍이 작아 시력이 좋지 않거나 색깔을 구별하지 못했을 수 있으며, 이에 따라 야행성으로 후각에 의존해 먹이를 찾았을 가능성을 제기했다.

초기 원시 포유류는 공룡이 처음 출현한 트라이아스기에 파충류와 포유류적 특성을 모두 가진 생물에서 진화했으며, 하라미이다는 2억800만 년 전에 처음 출현한 뒤 7천만 년 전에 멸종한 것으로 알려졌다.

연구팀은 북미에서 처음 발견된 시펠리디온 화석은 북반구와 남반구의 대륙들이 이전에 추정되던 것보다 1천500만년 이상 더 연결돼 있었다는 점을 시사하는 것이라고 밝혔다.

아시아와 유럽에서 주로 발견되던 하라미이다 화석의 후손이 시펠리오돈을 통해 북미에서도 확인된 것은 하라미이다가 쥐라기와 백악기에 걸쳐 지구 곳곳에서 퍼져 있었다는 것을 알려준다.

초기 포유류는 계속 발견된다. 카네기박물관의 저시 루오 박사는 내몽골 구룡산(九龍山)에서 넓적한 지느러미 모양의 꼬리와 물갈퀴가 달린 발 등 비버와 수달 중간 형태의 포유동물 화석을 발견했다고 발표했다. 1억6400만 년 전 쥐라기에 공룡과 살았던 .‘카스토로코다트라시밀리스’라는 학명이 붙여진 이 동물은 지금까지 발견된 쥐라기 포유동물 중 덩치가 가장 크다.

몸무게 450～765그램, 몸길이 45센티미터 정도로 추정되는 이 동물의 어금니는 오늘날 물개나 수달이 물고기를 잡는데 사용하는 것과 같이 구부러진 형태이며 지금까지 알려진 쥐라기 포유동물 중 유일하게 헤엄을 치는 종이다. 이빨 형태로 보아 물고기를 잡아먹었지만 지금의 비버처럼 나무를 갈지는 않았던 것으로 추정되며 몸은 털가죽에 덮여있고 포유류의 내이(內耳)를 갖고 있다. 이 화석의 중요성은 당시 포유류가 공룡 때문에 다양한 종으로 진화하지 못했을 것이라는 기존 학설에 정면으로 대치되기 때문이다. 특히 중생대(2억4800만～6500만 년 전)의 포유동물은 곤충을 먹고 사는 생쥐 크기의 원시적인 동물이었을 것이라는 학설도 뒤집어 준다. 한마디로 그동안 정설로 굳어진 초기 불쌍한 포유류에 대한 기존 관념을 송두리째 바꾸어야 한다는 설명으로 이것은 현재까지 알려진 인간들의 지식이 얼마나 단편적이었음을 알려준다.

포유류가 마냥 작은 크기는 아니지만 여하튼 학자들은 인간의 직접적인 포유류의 조상들은 회색 털로 뒤덮여 쥐보다 조금 크고, 원숭이처럼 긴 꼬리를 가진 짐승으로 인식한다. 몸무게는 6∼245g 정도이며 주식은 곤충이다. 이들은 약 6600만 년 전 지구에 처음 나타났는데 ‘태반포유류’라 부른다. 태반포유류는 새끼를 태반 속에서 길러 낳는 젖먹이동물로 포유류 중에서도 캥거루처럼 주머니에 넣어 기르는 유대류나 알을 낳는 난생류를 제외한 종으로 사람이 바로 태반포유류다.

그동안 학자들은 태반포유류가 약 1억 년 전 공룡의 틈바귀 속에서 출현했다고 설명했다. 그런데 미국 스토니브룩대, 미국자연사박물관, 카네기자연사박물관 등의 국제공동연구진은 인간의 공통 조상은 백악기 대멸종 즉 6500만 년 전 공룡이 멸망한 이후 처음 등장했으며, 출현 후 20만∼40만 년 사이에 폭발적으로 분화됐다고 밝혔다.

연구진들은 태반포유류의 86개의 화석과 살아있는 생물에서 4,541가지 특징을 추출해 유전자(DNA) 분석을 통해 공통 유전자 27가지를 분석해 태반포유류 전체의 계통도를 그렸다. 이 계통도에 의하면 짧은 시간 동안 종 분화가 폭발적으로 이뤄지는 과정을 담고 있는데 공룡시대가 마감된 이후 생태계의 공백을 늘어난 태반포유류가 채웠을 것이라는 기존 가설을 증빙해준다.

여하튼 인간의 공통 조상인 태반포유류는 중생대가 아니라 신생대에 등장하자마자 공룡을 제치고 비약적으로 진화할 수 있는 기회를 얻는다. 학자들은 공룡과는 달리 포유류가 악화된 상황에서도 현재까지 생존할 수 있었던 것은 작은 체구 때문으로 추정한다.

공룡이 사라지자 포유류의 세상이 되었는데 근래 매우 놀라운 연구결과들이 발표되었다. 5600만 년 전 팔레오세가 끝날 무렵 즉 공룡 멸종이 일어난 지 900만 년 정도 후에 알 수 없는 원인으로 이산화탄소가 대량으로 유입돼 지구의 기온이 거의 5도나 치솟았다는 점이다.

이 당시 지구 대기로 쏟아진 탄산가스의 양은 현재 지구에 매장돼있는 석탄, 석유, 천연가스를 모두 태웠을 때 발생할 만한 양과 비슷하다고 과학자들은 생각한다. 이런 기온의 상승으로 그동안 지구를 둘러싼 얼음이 녹아 해수면은 지금보다 거의 70미터나 높았다.

이와 같은 기온 상승의 원인은 정확하게 알려지지 않았지만 우선 지각 변동을 든다. 팔레오세 말기에 유럽과 그린란드가 분리되면서 북대서양이 생겼는데 그 결과 해저 화산이 대규모로 분출하면서 해저의 유기퇴적물에서 이산화탄소가 방출되었다는 것이다. 이 가설의 문제는 탄산가스 동위원소가 급증할 정도로 순식간에 일어나기 어렵다는 점이다. 자연 발화된 불에 팔레오세의 이탄층이 불타면서 탄소가 발생했을 수도 있는데 아직 그 증거를 정확하게 찾지 못했다. 공룡을 멸망시킨 거대한 혜성이 재차 지구를 강타했을 가능성도 있지만 그 증거 역시 찾지 못했다.

또한 화산폭발. 지구 궤도의 미세한 변동으로 일부 지역에 일조량이 늘어났기 때문이라는 가설도 있지만 현재 가장 크게 주목받는 가설은 대규모의 메탄하이드레이트가 퇴적층에서 분출했다는 것이다. 메탄하이드레이트는 물 분자 여러 개가 메탄 분자 한 개를 빽빽하게 감싸고 있는 얼음 형태의 특이한 화합물인데 이것이 용해되면서 메탄 분자가 물 분자들 밖으로 빠져 나와 대기로 유입되었다는 것이다. 메탄 분자는 이산화탄소 분자보다 지구온난화에 20배나 많은 영향을 미친다.

지질학적으로는 눈 깜짝할 사이인 이 기간 동안에 생명체에 영구적인 변화를 일으켰다. 기온 상승으로 열대 생물들이 더위를 피해 극지방으로 몰려들었고 이 와중에서 말과 사슴의 조상이 나타났고 쥐나 토끼 정도의 몸집을 갖는 최초의 진정한 영장류가 출현했다. 즉 원시영장류인 플레시아디피스가 멸종하고 소형 영장류 조상인 칸티우스가 등장한다. 칸티우스는 정면을 향하는 눈과 물건을 잡을 수 있는 손을 갖고 있으므로 진정한 영장류의 조상 즉 인간류의 조상이 된다.

몸집이 커지던 초기 영장류의 진화과정에서 흥미로운 것은 이들 고온기 동안 일부 포유류들의 몸집이 왜소해진 것이다. 말들은 고양이 크기로 작아졌다. 물론 대기에서 탄소가 빠져나가 지구가 자정으로 흡수하면서 현재와 같은 기후가 되자 이들의 몸집은 다시 커졌다. 몸집이 작아진 이유를 정확하게 단정할 수는 없지만 이를 통해 변화하는 환경에서 동물들은 생각보다 빠르게 진화할 수 있다는 결론을 얻었다.

4700만 년 전이 되자 지구의 기온은 현 상태로 되돌아갔고 포유류들은 여러 종으로 분화되었다. 그래도 1000만 년 전까지는 대부분의 포유류들이 돼지 정도의 크기밖에 되지 않았다. 그런데 지구의 기온이 다소 상승하면서 양 극지 부근까지 전 세계적으로 숲이 확산됐다. 초목이 풍성해지자 포유류들은 한층 더 높은 생태적 지위를 차지하면서 분화도 가속되었다. 화석 기록상 이 시대에 특이한 포유류가 처음으로 나타나는데 바로 우리 인간이 속해 있는 영장류다.