새로운 연구가 동물의 진화에 빛을 비추다

옥스퍼드 대학이 주도한 한 연구는 찰스 다윈 이후 박물학자들을 당혹스럽게 했던 수수께끼를 푸는 데 한 걸음 더 다가섰습니다. 지구 역사상 동물은 언제 처음 등장했을까요? 그 결과는 오늘 저널에 게재되었습니다. 생태 및 진화의 동향.

동물*은 약 5억 7,400만 년 전에 화석 기록에 처음 등장했습니다. 그들의 도착은 캄브리아기(5억 3,900만 년 전에서 4억 8,500만 년 전)의 암석에서 갑작스러운 ‘폭발’로 나타나며 일반적으로 점진적인 진화 변화 속도에 대응하는 것으로 보입니다. 많은 과학자들(다윈 자신을 포함하여)은 최초의 동물이 실제로 캄브리아기 훨씬 이전에 진화했다고 믿지만 그들이 화석 기록에서 사라진 이유를 설명할 수 없습니다.

예를 들어, ‘분자시계’ 방법은 동물이 8억년 전, 즉 신원생대 초기(10억년 전~5억 3900만년 전)에 처음 진화했음을 시사합니다. 이 접근법은 유전자가 돌연변이를 축적하는 비율을 사용하여 두 개 이상의 살아있는 종이 마지막으로 공통 조상을 공유한 시점을 결정합니다. 그러나 초기 신원생대 암석에는 박테리아와 원생생물과 같은 미생물 화석이 포함되어 있지만 동물 화석은 발견되지 않았습니다.

이것은 고생물학자에게 딜레마를 안겨주었습니다. 분자 시계 방법이 동물이 처음 진화한 지점을 과대평가하는 것입니까? 아니면 신원생대 초기에 존재했지만 보존하기에는 너무 부드럽고 연약한 동물이었습니까?

이를 조사하기 위해 옥스포드 대학 지구과학부의 로스 앤더슨 박사가 이끄는 연구팀은 가장 초기의 동물 화석을 포착할 것으로 예상되는 보존 조건에 대해 현재까지 가장 철저한 평가를 수행했습니다.

수석 저자인 Ross Anderson 박사는 다음과 같이 말했습니다: ‘최초의 동물은 아마도 광물 기반의 껍데기나 골격이 부족했을 것이며, 화석화되기 위해서는 예외적인 조건이 필요했을 것입니다. 그러나 특정 캄브리아기 이암 퇴적물은 부드럽고 연약한 동물 조직까지도 탁월한 보존성을 보여줍니다. 우리는 BST(Burgess Shale-Type) 보존으로 알려진 이러한 조건이 신원생대 암석에서도 발생했다면 화석의 부족은 그 당시 동물이 실제로 없었다는 것을 암시할 것이라고 추론했습니다.’

이를 조사하기 위해 연구팀은 거의 20개 지역의 캄브리아기 이암 퇴적물 샘플에 대한 다양한 분석 기술을 사용하여 BST 화석이 있는 곳과 광물 기반 잔해(예: 삼엽충)만 보존된 곳을 비교했습니다. 이러한 방법에는 영국의 국립 싱크로트론인 Diamond Light Source에서 수행된 적외선 분광법 외에도 옥스퍼드 대학의 지구 과학 및 재료 부서에서 수행된 에너지 분산 X선 분광법 및 X선 회절이 포함됩니다.

분석 결과 뛰어난 BST 유형의 보존 상태를 보이는 화석은 특히 베르티에린(berthierine)이라는 항균성 점토가 풍부하다는 사실이 밝혀졌습니다. 20% 이상의 베르티에린 조성을 가진 샘플은 사례의 약 90%에서 BST 화석을 산출했습니다.

BST 화석의 마이크로스케일 광물 매핑은 카올리나이트라고 불리는 또 다른 항균 점토가 초기 단계에서 부패하는 조직에 직접 결합하여 화석화 동안 보호 후광을 형성하는 것으로 나타났습니다.

Anderson 박사는 ‘이 점토의 존재는 암석이 BST 화석을 품고 있는지 여부를 예측하는 주요 요인이었습니다’라고 덧붙였습니다. ‘이것은 점토 입자가 박테리아와 다른 미생물이 유기 물질을 분해하는 것을 방지하는 항균 장벽으로 작용한다는 것을 시사합니다.’

그런 다음 연구원들은 이러한 기술을 적용하여 수많은 화석이 풍부한 신생대 이암 퇴적물에서 샘플을 분석했습니다. 분석 결과 대부분이 BST 보존에 필요한 구성을 가지고 있지 않은 것으로 나타났습니다. 그러나 Nunavut(캐나다), Siberia(러시아) 및 Svalbard(노르웨이)의 세 광상은 캄브리아기 BST 암석과 거의 동일한 구성을 가지고 있었습니다. 그럼에도 불구하고 이 세 매장지의 샘플 중 어느 것도 동물 화석을 포함하지 않았습니다.

앤더슨 박사는 다음과 같이 덧붙였다. 미문. 이것은 최초의 “부재에 대한 증거”를 제공하고 일부 분자 시계 추정치와 달리 동물이 신생대 초기까지 진화하지 않았다는 견해를 뒷받침합니다.’

연구원들에 따르면, 이 연구는 동물의 기원에 대한 가능한 최대 연령이 약 7억 8900만 년이라고 제안합니다. 이 그룹은 이제 BST 보존을 위한 조건을 갖춘 점진적으로 더 젊은 신원생대 퇴적물을 검색할 계획입니다. 이것은 화석 기록에서 동물이 사라진 암석의 연대를 확인시켜 줄 것인데, 조건이 동물을 화석화할 수 없게 했기 때문이 아니라 실제로는 없었기 때문입니다. 그들은 또한 BST 보존에서 점토-유기물 상호 작용을 뒷받침하는 메커니즘을 조사하기 위해 실험실 실험을 수행할 계획입니다.

앤더슨 박사는 다음과 같이 덧붙였다. 궁극적으로 이것은 화석 기록이 특정 종과 조직을 보존하는 쪽으로 편향되어 서로 다른 지질학적 시대에 걸쳐 생물 다양성에 대한 우리의 인식을 바꾸는 데 도움이 될 수 있습니다.’

*’동물’은 생물학적 왕국 Animalia의 다세포 진핵 유기체로 정의할 수 있습니다. 몇 가지 예외를 제외하고 동물은 유기물을 먹고, 산소를 호흡하고, 유성 번식을 하고, 특화된 감각 기관과 신경계를 가지고 있으며, 자극에 빠르게 반응할 수 있습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2023/06/230627123017.htm