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버지니아 공과대학의 연구자들이 5억 3천만 년 이상 된, 보통 진흙용(mud dragon)이라고 알려진 키노린크 벌레의 화석을 발견했습니다.

남중국에서 이루어진 이번 역사적인 발견 덕분에 절지동물과 가까운 관계로 외골격과 체절이 있지만 관절이 있는 다리는 가지고 있지 않은 작은 무척추동물인 키노린쿠스류(kinorhynch)의 화석 기록에 비어있던 커다란 간극이 채워지게 되었습니다.

첫 번째 표본은 2013년 중국 난징의 암석에서 발굴되었고, 2013년과 2014년에 추가로 더 많은 화석이 발견되었습니다.

버지니아 공대 지구과학과의 지생물학 담당교수인 슈하이 샤오가 갑옷 같은 외골격에 벌레같은 몸을 가진 고대의 생물을 발굴, 연구 및 촬영한 과학자 및 생의공학자들로 이루어진 국제 연구팀을 이끌었습니다.

에오키노린쿠스 라루스 (Eokinorhynchus rarus) 즉 희귀한 고대의 진흙용이라고 명명된 이 동물이 살았던 시기는 캄브리아기까지 거슬러 올라가며 몸통에는 좌우대칭으로 커다란 가시 다섯 쌍이 나있습니다. 이 화석은 현생 키노린쿠스류와 가까운 관계인 것으로 생각됩니다.

연구팀의 발견은 네이처의 자매지인 <사이언티픽 리포트 (Scientific Reports)> 에 실렸습니다.

“키노류는 지구 상에서 가장 다양한 동물 그룹인 절지동물 — 곤충, 새우, 거미 등 — 과 연관성이 있는 그룹입니다.” 키노린쿠스를 “키노” 라고 줄여부르는 샤오의 말입니다. “절지동물 화석은 5억 3천만 년보다 더 이전에도 발견되지만 키노 화석은 한 번도 발견된 적이 없습니다. 화석 기록에 큰 간극이 있는 것이지요. 5억 4천만 년 이상 되는 진화의 역사가 기록에 남아있지 않은 것입니다. 이번 발견이 키노류의 화석으로는 최초의 것입니다.”

샤오는 새로 발견된 화석으로 인해 과학자들이 절지동물에서 뿐만 아니라 다른 여러 동물 그룹에서도 몸의 체절이 여러 차례 진화했는지에 대해서 더 많은 것을 알아낼 수 있을 것이라고 덧붙였습니다. 과학자들은 키노류와 절지동물이 5억4천만년보다 더 이전에 진화했으리라고 생각합니다. 게다가 저자들은 E. rarus 가 현생 키노린쿠스류와 몇 가지 유사성을 가지고 있다는 것을 발견했으며 이들이 진화적으로 가까운 관계였을 것으로 추측하고 있습니다.

E. rarus 의 화석과 살아있는 현생 키노린쿠스류 사이의 유사성으로는 5중첩 대칭 (five-fold symmetry) 으로 배열된 속이 빈 가시와 함께 이들의 체절이 관절을 사이에 둔 판 모양의 마디로 되어있다는 점 등이 있습니다. 하지만 E. rarus 는 현생 종들과 달리 더 많은 수의 체절을 가지고 있다. 체절이 많다는 것이 더 오래된 특징인 것으로 보입니다.

현생 키노린쿠스류는 약 240 종 정도가 존재하고 있으며 모두 해양 환경에서 발견된다. 키노린쿠스류의 몸은 크게 세 부분으로 나뉩니다. 원뿔 모양의 입과 이빨을 가진 머리, 목, 그리고 열한 개의 체절로 된 몸이다. 이들 생물은 체절의 기원에 대한 단서를 줄 수 있을 것으로 보이지만 지금까지는 잘 보존된 키노린쿠스류의 화석이 발견되지 않아 진척이 더뎠다고 샤오는 말합니다.

샤오에 의하면 발견된 표본의 몸길이는 2mm, 너비 0.5mm 정도로 쌀알의 절반 정도 크기라고 합니다.

이 화석의 발견과 그에 따른 연구는 샤오가 근무하는 지구과학과, 버지니아 공과대학의 공학대학, 중국과학원, 그리고 중국 시안에 위치한 장안대학 등의 협력으로 수행되었습니다. 뉴저지 앨런타운 출신의 지구과학과의 박사과정 학생 드류 머센티, 버지니아 공과대학 생의공학과 조교수인 궈화 차오와 중국 푸저우 출신의 박사과정 학생 하오 공, 중국과학원의 화차오 장, 순라이 유안, 빈 완, 그리고 장안 대학의 교수로 연구가 진행되는 대부분의 기간 동안 버지니아 공과대학에 방문교수로 있었던 윤완 리우와 티촨 샤오 등이 연구팀에 참여했습니다.

최초의 키노류 화석은 장이 발굴했습니다. “장이 동정을 해달라고 화석 사진을 보내왔습니다. 이것이 현생 키노류와 아주 비슷하다는 것을 즉각 알아차렸습니다.” 샤오의 말이다. 샤오는 이 표본을 버지니아 공과대학 연구센터에 있는 X레이 마이크로CT 를 이용해 연구했다. 한펴 리우는 자신의 화석 컬렉션에서 표본들을 추가로 발견해냈습니다.

“전자현미경을 이용해 화석 표면을 사진찍어 특징을 철저히 조사하고 마이크로CT 장비를 이용해 중장(midgut)을 포함한 내부구조를 스캔했습니다.” 조사 과정에서 표본을 안전하게 고정시키기 위해 X레이에 투명한 플라스틱 격자를 만들어낸 머센티의 말입니다. 머센티는 또 공과 함께 마이크로CT 자료를 수집해 마이크로CT 이미지를 재구성하는 데 사용했습니다.

“자료들 전체를 합치면 아주 종합적이기 때문에 화석의 형태에 대해서 알고 싶은 것은 무엇이든 알아낼 수 있는 셈입니다.” 머센티의 말입니다.

샤오와 연구팀은 더 많은 표본이 발견되리라고 보고 있습니다.

“앞으로 추가적으로 키노류 화석이 발견되면 작고 거의 알려지지 않은 이 동물 그룹의 초기 진화 역사에 대하 중요한 통찰을 제공해 줄 것입니다.” 샤오의 말입니다. (사이언스 데일리)

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