연구원들은 파충류의 급속한 진화가 거의 6천만년 동안 지구 온난화와 기후 변화에 의해 촉발되었음을 발견했습니다.

깊은 지질학적 과거에서 기후 변화로 인한 대량 멸종을 연구함으로써 연구자들은 환경 위기가 유기체 진화에 미치는 영향을 탐구할 수 있습니다. 한 가지 주요 사례는 페름기-트라이아스기 기후 위기이며, 이는 페름기 중기(2억 6,500만 년 전)와 트라이아스기 중기(2억 3,000만 년 전) 사이에 발생한 지구 온난화로 인한 일련의 기후 변화입니다. 이러한 기후 변화는 페름기 말에 생명 역사상 가장 큰 두 번의 대량 멸종을 일으켰습니다. 첫 번째는 261myo에 다른 하나는 252myo였습니다. 후자는 전 세계 모든 동물 종의 86%를 멸종시켰습니다.

페름기 말의 멸종은 그 규모 때문에 중요할 뿐만 아니라 파충류가 육지에 사는 척추동물의 지배적인 그룹이 된 지구의 역사에서 새로운 시대의 시작을 표시하기 때문에 중요합니다. 페름기 동안 육지의 척추동물 동물군은 포유류의 조상인 시냅스류가 지배했습니다. 페름기 멸종 이후 트라이아스기(2억 5,200만 ~ 2억 년 전)에 파충류는 빠른 속도로 진화하여 파충류 다양성이 폭발적으로 증가했습니다. 이러한 확장은 현대 생태계와 많은 멸종된 생태계 건설의 핵심이었습니다. 대부분의 고생물학자들은 이러한 급속한 진화와 다양화의 원인은 경쟁자들의 멸종으로 인해 파충류가 멸종되기 전에 여러 시냅스류 그룹이 지배했던 새로운 서식지와 식량 자원을 차지할 수 있다고 믿었습니다.

그러나 새로운 연구에서 과학 발전 하버드 대학의 유기체 및 진화 생물학과와 비교 동물학 박물관의 연구원들과 협력자들은 파충류의 급속한 진화와 복사가 페름기가 끝나기 훨씬 이전에 시작되었다고 밝혔습니다. 지질학적 기록에서 거의 6천만 년에 걸친 일련의 기후 변화.

“우리는 파충류의 급속한 진화 기간이 온도 상승과 밀접하게 관련되어 있음을 발견했습니다. 일부 그룹은 정말 빠르게 변화하고 일부는 덜 빠르게 변화했지만 거의 모든 파충류는 이전보다 훨씬 빠르게 진화했습니다.”라고 주저자인 Tiago R이 말했습니다. 시몽에스.

이러한 변화의 영향에 대한 이전 연구에서는 주로 해양 동물의 반응에 중점을 둔 제한된 데이터 가용성으로 인해 육상 척추동물을 종종 무시했습니다.

이 연구에서 Simões와 수석 저자인 Stephanie E. Pierce 교수(둘 다 Harvard)는 공동 연구자인 Michael Caldwell 교수(캐나다 앨버타 대학교) 및 Christian Kammerer 박사(노스캐롤라이나 자연 과학 박물관)와 함께 초기 양막 생물을 조사했습니다. 진화의 초기 단계에서 모든 현대 포유류, 파충류, 조류 및 가장 가까운 멸종된 친척의 선구자를 나타냅니다. 이 시점에서 파충류와 포유류 조상의 첫 번째 그룹은 서로 분리되어 고유한 진화 경로를 따라 진화하고 있었습니다.

“파충류는 비교적 좋은 화석 기록을 가지고 있고 복잡한 생명체 역사상 가장 큰 멸종을 초래한 페름기-트라이아스기 대멸종을 포함하여 일련의 기후 위기에서 살아남았기 때문에 이 질문을 연구하기 위한 이상적이고 희귀한 육상 시스템을 나타냅니다. “라고 Simões가 말했습니다.

파충류는 포유류 조상에 비해 페름기 동안 비교적 드물었습니다. 그러나 트라이아스기에 파충류가 종의 수와 형태학적 다양성에서 엄청난 폭발을 일으켰을 때 상황이 크게 바뀌었습니다. 이것은 파충류의 주요 살아있는 그룹(악어, 도마뱀, 거북이)의 대부분과 현재 완전히 멸종된 여러 그룹의 출현으로 이어집니다.

연구원들은 페름기-트라이아스기 멸종 전후 약 1억 4천만 년 동안 125종의 파충류, 시냅스류 및 이들의 가장 가까운 친척으로부터 얻은 1,000개 이상의 화석 표본에 대한 광범위한 직접 데이터 수집을 기반으로 데이터 세트를 만들었습니다. 그런 다음 SARS-COVID 19와 같은 바이러스의 진화를 이해하는 데 사용되는 베이지안 진화 분석과 같은 최첨단 분석 기술을 사용하여 이 종이 처음 유래한 시기와 진화 속도를 감지하기 위해 데이터를 분석했습니다. 연구자들은 새로운 데이터 세트를 지질학적 기록에서 수백만 년에 걸친 지구 온도 데이터와 결합하여 기후 변화에 대한 동물의 주요 적응 반응에 대한 광범위한 개요를 제공했습니다.

Pierce는 “우리의 결과는 빠른 기후 변화와 지구 온난화의 기간이 새로운 환경 조건에 적응함에 따라 대부분의 파충류 그룹에서 예외적으로 높은 비율의 해부학적 변화와 관련이 있음을 보여줍니다. 이 과정은 페름기-트라이아스기 훨씬 이전에 시작되었습니다. 적어도 2억 7,000만 년 전부터 멸종된 것으로 보아 파충류 몸체 계획의 다양화가 이전에 생각했던 것처럼 PT 멸종 사건에 의해 촉발된 것이 아니라 실제로 그보다 수천만 년 전에 시작되었음을 나타냅니다.”

Simões는 “첫 번째 도마뱀과 투아타라를 낳은 한 파충류 혈통인 레피도사우루스류(lepidosaurs)는 대부분의 파충류 그룹과 반대 방향으로 방향을 틀었고 전반적인 해부학적 변화 속도가 매우 느린 단계를 거쳤습니다”라고 말했습니다. 신체 계획은 당시 대부분의 다른 파충류처럼 도적질을 하고 급진적으로 변화하는 대신 자연 선택에 의해 제약을 받았습니다.” 연구원들은 이것이 고온에 더 잘 대처하기 위해 신체 크기에 대한 사전 적응 때문이라고 제안합니다.

Simões는 “유기체의 생리학은 실제로 몸 크기에 따라 달라집니다. 몸이 작은 파충류는 주변 환경과 열을 더 잘 교환할 수 있습니다. 최초의 도마뱀과 투아타라는 다른 파충류 그룹보다 훨씬 작았으며, 다른 파충류 그룹과 다르지 않았습니다. 악어, 거북이, 공룡의 훨씬 큰 조상은 쉽게 열을 잃을 수 없었고 새로운 환경 조건에 적응하기 위해 빨리 몸을 바꿔야했습니다. “

Simões, Pierce 및 공동 작업자는 또한 이 기간 동안 지리적 지역에 따라 신체 크기가 어떻게 변했는지 매핑했습니다. 그들은 신체 크기에 대한 기후 압력이 너무 높아서 이 기간의 치명적으로 더운 기간 동안 열대 지역에서 파충류가 생존할 수 있는 최대 신체 크기가 있음을 밝혔습니다.

Pierce는 “대형 파충류는 기본적으로 이러한 기후 변화에 대처하기 위해 두 가지 경로를 택했습니다.”라고 말했습니다. 공기보다 온도가 훨씬 좋습니다.”

Simões는 “지질학적 과거의 기온 상승과 극적으로 다른 파충류 그룹의 생물학적 반응 사이의 이러한 강력한 연관성은 기후 변화가 최근 페름기 및 트라이아스기 동안 새로운 파충류 몸체 계획의 기원과 폭발을 설명하는 핵심 요소임을 시사합니다”라고 말했습니다. .

연구원들은 표본 접근에 도움을 준 전 세계 50개 이상의 자연사 컬렉션에 걸쳐 비교 동물학 박물관(MCZ), 하버드 대학교, 척추 고생물학 직원 및 큐레이터에게 감사를 표합니다. 자금 제공: Alexander Agassiz Postdoctoral Fellowship, MCZ; NSERC(National Sciences and Engineering Research Council of Canada) 박사후 연구원; Deutsche Forschungsgemeinschaft의 Grant KA 4133/1-1; NSRC 디스커버리 그랜트 #23458 및 NSRC 액셀러레이터 그랜트; 이학부, 앨버타 대학교 의자 연구 수당; Lemann 브라질 연구 기금; 하버드 대학교를 통해 제공되는 기금.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2022/08/220819142944.htm