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[바이오토픽] 공룡 비행(飛行)의 기원 해명: 박쥐의 날개로 날았던 비조류 수각류, 암보프테릭스(Ambopteryx)
생명과학 양병찬 (2019-05-15 09:19)

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중국과학원 산하 고척추동물 및 고인류연구소(참고 1)

"박쥐의 날개를 가진 조그만 공룡떼가 쥐라기의 하늘을 수놓았다." 이것은 날다람쥐와 약간 비슷해 보이는 찌르레기만 한 털뭉치(보존 상태가 양호한 깃털공룡 화석)를 발견한 고생물학자들이 내린 결론이다. 문제의 화석은 중국 북동부의 농촌 근처에서 발견되었으며, "쥐라기의 공룡들이 다양한 방법으로 비행(飛行)을 실험했지만, 그중 상당수가 진화의 막다른 골목(evolutionary dead end)이었다"는 것을 시사한다.

"이번 화석은 역사상 가장 강력한 증거로, 그 동안의 논란을 잠재웠다. 이제 박쥐날개 공룡(bat-winged dinosaurs)의 존재는 기정사실화되었다"라고 『공룡흥망사』(원제: The Rise and Fall of the Dinosaurs, 2019년 하반기 번역·발간 예정)의 저자인 에든버러 대학교의 스티븐 브루사테(고생물학)는 논평했다.

과학자들은 이미 '수많은 공룡들이 하늘을 날 수 있었다'고 확신하고 있었다. 물론, 과학적 관점에서 볼 때 새(鳥)의 조상은 공룡(수각류)이며, 최소한 1억 5,000만 년 전 쥐라기에 등장했다. 다른 공룡들은 뒷다리와 앞다리에 깃털이 있었으며, 사실상 네 개의 새유사날개(birdlike wing)를 갖고 있었다.

그런데 2015년, 연구자들은 박쥐처럼 날았던 공룡을 하나 발견했다(참고 2). 그것은 중국 북서부에서 발견된 '이상한 날개'라는 뜻을 가진 이치(Yi qi: 奇翼)라는 이름의 공룡으로, 크기는 까마귀만 했으며, 몸과 팔뼈 사이에 (막대 모양의 연골로 지지되는) 신축성 있는 피부판(skin flap)이 달려 있었다. 그러나 스칸소리오프테릭스과(Scansoriopterygidae)에 속하는 이치의 화석은 부분적인 데다 보존상태가 불량했으므로, 과학자들은 그게 실제로 박쥐처럼 날았을지 확신할 수 없었다. "피부판이 진짜 날개(airfoil)인지, 아니면 다른 목적으로 사용되었는지를 둘러싸고 논란이 계속되어 왔다"라고 브루사테는 말했다.

이번에 새로 발견된 공룡의 학명은 암보프테릭스 론기브라키움(Ambopteryx longibrachium: '양쪽날개'와 '긴 팔'을 의미하며, 공룡의 두 번째 비행방법을 지칭한다)이고, 1억 6,300만 년 쥐라기에 살았던 비조류 수각류(non-avian theropod)로 추정되며, 이치와 같은 문제점이 없다.  한 농부가 발견하여 베이징에 있는 중국과학원(中国科学院) 산하 고척추동물 및 고인류연구소(古脊椎动物与古人类研究所)에 제공한 화석은 보존상태가 양호하여, 이치의 날개와 비슷한 막성박쥐유사날개(membranous batlike wing)를 명확히 확인할 수 있기 때문이다. "그것은 조그맣고, 괴상망측하고, 뻐드렁니를 가진 동물로, 현생동물들과 전혀 다르다"라고 이번 연구의 저자인 징마이 오코너는 말했다.

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이번에 발견된 암보프테릭스의 화석에는 위내용물(stomach content)까지도 보존되어 있었다. 연구진은 위내용물에서 뼛조각과 위석(gastrolith: 현생조류가 식물을 연마하기 위해 사용하는 작은 돌)을 발견했는데, 이는 암보프테릭스가 잡식성이었음을 시사한다. "암보프테릭스는 깃털을 보유하고 있었지만, 비행용이 아니라 보송보송한 솜털이었다. 그리고 수컷 암보프테릭스는 기다란 장식용 꽁지깃을 갖고 있었을 것으로 보이는데, 그것은 다른 스칸소리오프테릭스과 공룡들과 마찬가지로 암컷을 유혹하는 데 사용되었을 것이다"라고 오코너는 말했다.

완벽한 골격 덕분에, 연구진은 암보프테릭스와 조류의 '날개 디자인'과 '비행방식' 차이를 사상 최초로 디테일하게 분석할 수 있었다. 연구진은 두 가지 동물의 날개에서 팔뼈와 손가락뼈를 측정한 다음 통계방법을 이용하여 비교분석했다(참고 3).

분석 결과, 암보프테릭스의 날개는 위팔뼈(humerus)와 자뼈(ulna: 팔의 아랫마디에 있는 두 뼈 가운데 안쪽에 있는 뼈)가 연장되어 형성된 반면, 조류의 날개는 손허리뼈(metacarpal: 손목과 손가락 사이의 손바닥뼈)가 연장되어 형성된 것으로 나타났다. "새의 날개에서 양력을 만드는 표면(lift-generating surface)은 깃털에 의해 형성된다"라고 오코너는 말했다. "박쥐와 프테로사우르(pterosaur: 박쥐와 비슷하게 날았던, 공룡시대의 파충류)와 스칸소리오프테릭스과 공룡의 경우, 깃털 대신 골격 사이에 있는 피부판을 이용한다."

"이번 연구를 통해, 이치는 일탈적인 종(aberrant species)이 아니었으며, 쥐라기의 하늘에는 온갖 박쥐공룡들(bat dinosaurs)이 날아다녔다는 사실이 증명되었다"라고 캐나다 캘거리 대학교의 달라 젤레니츠키(고생물학)는 말했다.

그러나, 오늘날 1만 종(種)의 새들이 살고 있음에도 불구하고, 쥐라기 말의 대멸종 때 살아남은 스칸소리오프테릭스과 공룡은 단 하나도 없었다. 왜 그럴까? "그건, 공룡들의 초기 비행실험이 실패로 돌아갔음을 시사한다. 그럼에도 불구하고, 진화사를 통해 몇몇 동물그룹에서만 비행이 진화했음을 감안할 때, 그들의 존재는 괄목할 만하다. '공룡들 중에서 비행이 한 번 이상 진화했다'는 아이디어는 매우 흥미롭지만, 아직 과학계에 뿌리내리지 못했다"라고 오코너는 말했다.

"비행의 진화는 공룡에서 새(鳥)로 향하는 점진적인 행진(gradual march)이 아니었다. 그것은 수많은 실험과 땜질(tinkering)의 결과였다"라고 브루사테는 말했다.

※ 참고문헌
1. http://english.cas.cn/newsroom/research_news/201905/t20190508_209335.shtml
2. http://www.sciencemag.org/news/2015/04/early-dinosaur-may-have-flown-bat
3. http://www.nature.com/articles/s41586-019-1137-z

※ 출처: Science http://www.sciencemag.org/news/2019/05/new-batlike-dinosaur-was-early-experiment-flight


 

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양병찬 (약사, 번역가)
서울대학교 경영학과와 동대학원을 졸업하고, 은행, 증권사, 대기업 기획조정실 등에서 일하다가, 진로를 바꿔 중앙대학교 약학대학을 졸업하고 약사면허를 취득한 이색경력의 소유자다. 현재 서울 구로구에서 거주하며 낮에는 약사로, 밤에는 전문 번역가와 과학 리포터로 활발하게 활동하...
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