복잡한 유기체의 번식에 대한 가장 오래된 증거
캠브리지 대학 연구팀이 복잡한 유기체의 번식에 대한 가장 오래된 예를 발견했습니다. 이들의 새로운 연구에서는 5억 6,500만 년 전에 살던 랑게아형류 (Rangeomorph)로 알려진 유기체가 두 가지 생식 방법을 같이 사용해 번식했다는 것을 밝혀냈습니다. 이들은 먼저 ‘선발대’ 를 보내 새로운 지역에 정착하도록 한 후, 그 인근 지역을 빠른 속도로 점거했습니다. 연구 결과는 8월 3일 학술지 네이처(Nature)에 발표되었으며 현생 해양 환경의 기원을 밝히는 데 도움이 될 수 있을 것으로 보입니다.
랑게아형류의 한 종류인 프락토푸수스(Fractofusus) 군집의 분포를 평가하기 위해 통계 기법을 사용한 연구자들은 ‘조부모’에 해당하는 커다란 랑게아형류가 환경 내에 무작위로 분포되어 있고, 다시 그보다 작은 ‘부모’와 ‘자식’들이 뚜렷한 패턴을 가지고 이 ‘조부모’들을 둘러싸고 있다는 것을 알게 되었습니다. 이 패턴은 현생 식물에서 볼 수 있는 생물학적 클러스터링과 매우 유사하며, 이들이 두 가지 방식으로 번식하고 있음을 시사합니다. ‘조부모’ 는 물에 의해 운반되는 번식체가 정착하여 만들어진 것이고, ‘부모’와 ‘자식’은 딸기 덩굴이 뻗어나가는 것과 비슷하게 ‘조부모’로부터 뻗어나온 ‘포복지’에서 만들어집니다.
랑게아형류는 지구에 살았던 복잡한 유기체들 중 가장 오래된 축에 속하며 최초의 동물 중 하나로 간주되어 왔지만, 과학자들도 확실히 단언하기는 힘들었습니다. 랑게아형류는 5억 8,000만~5억 4,100만 년 전 에디아카라기에 바다에 살았으며 길이는 2미터까지 자랄 수 있었으나 대부분은 10cm 정도 크기였습니다. 나무 혹은 양치식물처럼 보이는 겉모습에 입이나 기관, 이동 수단 등은 없었던 것으로 보이며 아마도 주위에 있는 물로부터 영양소를 흡수했던 것으로 생각됩니다.
에디아카라기에 살았던 다수의 생명체와 마찬가지로 랑게아형류는 캄브리아기가 시작되던 무렵인 약 5억 4,000만 년 전 경 수수께끼처럼 사라져버려서 랑게아형류를 현재 살아 있는 어떤 유기체와도 연결시키기 힘들고, 이들이 어떻게 살았는지, 무엇을 먹고 어떻게 번식했는지도 알아내기 힘듭니다.
“랑게아형류는 화석 기록에서 볼 수 있는 어떤 것과도 닮지 않았습니다. 그래서 아주 수수께끼 같은 존재죠.” 캠브리지 대학 지구과학과의 박사후 연구원이자 논문의 주저자인 에밀리 미첼 박사의 말입니다. “하지만 우리가 랑게아형류를 완전히 새롭게 바라볼 수 있는 방법을 개발해내어 훨씬 더 잘 이해할 수 있게 되었습니다. 가장 흥미로운 것은 이들이 어떻게 번식했는가 하는 것입니다.”
미첼과 동료들은 고해상도 GPS, 공간 통계 및 모델링 기법을 이용하여 프락토푸수스 화석을 조사하고 이들이 어떻게 번식했는지를 알아내고자 했습니다. 이 화석은 캐나다 뉴펀들랜드 남동부에서 발견된 것으로 이 지역은 세계에서 에디아카라기의 화석이 가장 풍부한 곳 중 하나입니다. 랑게아형류는 움직이지 못했기 때문에 이들이 살았던 바로 그 위치에 보존된 전체 생태계를 찾아낼 수 있어서 공간 분석 기법을 이용한 연구에 매우 적합했습니다.
연구자들이 관찰한 이 ‘세대간’ 클러스터링 패턴은 현생 식물에서 볼 수 있는 종류인 중첩 이중 토마스 클러스터 모델(nested double Thomas cluster model)과 상당히 잘 맞습니다. 이 패턴은 포복지, 또는 기는 줄기를 이용하는 무성 생식을 통한 번식이 빠르게 이루어지고 있음을 시사합니다. 또, 크기가 큰 ‘조부모’ 프락토푸수스 표본들이 무작위적으로 분포하고 있는 것은 이들이 물에 의해 운반되는 번식체에 의해 만들어진다는 것을 의미하며 이 번식체는 유성 생식, 또는 무성 생식을 통해 만들어질 수 있습니다.
“랑게아형류는 이런 방식의 번식에 매우 성공적이었습니다. 새로운 영역을 차지하는 것을 물론이고 일단 새로운 영역에 자리를 잡으면 빠른 속도로 퍼질 수 있었기 때문입니다.” 미첼의 말입니다. “이들 유기체가 두 가지 완전히 다른 번식 방법을 오갈 수 있었다는 것은 그 밑에 깔린 생물학적인 기작이 매우 복잡했다는 것을 의미합니다. 다른 형태의 생명체들이 대부분 믿을 수 없을 만큼 단순했던 시기에 아주 놀라운 일이라고 할 수 있습니다.”
이런 종류의 공간 분석을 이용해 에디아카라기 유기체의 생물학적 속성을 재구성하는 것은 이제 겨우 걸음마 단계이며 연구자들은 이러한 접근을 더 확장하여 에디아카라기의 기묘한 유기체들이 서로서로, 그리고 환경과 어떻게 상호작용했는지를 더 잘 이해할 수 있게 되기를 바라고 있습니다. (유레카얼러트)
(원문 보기)