포유류와 파충류의 턱관절

포유류의 치아; 갈아 쓰는 횟수 by 어부님

공룡의 이빨과 관련한 글을 올렸을 때(공룡의 영구치는?) 가고일님께서 이런 질문을 하셨습니다.

Commented by 가고일at 2008/01/16 13:13 #x
그러고 보니 또 궁금하군요....

파충류에서 포유류로 진화하면서 '이빨을 한정적으로만 쓸 수 있다' 가 된게
진화상에서 어떤 잇점이 있었던걸까요? 이발을 만드는데 드는 자원의 절약?

그리고 이에 관련해 어부님께서 재밌는 글로 답변해주셨지요. 저도 관련한 글을 쓴다고 하면서 여러 가지 일에 치여 한 달이 넘도록 쓰지 못했습니다. :) 에구... 인제야 졸필이지만 정리해 보려고 합니다.

파충류의 이빨처럼 계속 교환이 되는 방식을 다환치(Polyphyodont), 포유류처럼 한 번밖에 교환이 되지 않는 방식을 이환치(Diphyodont)라고 합니다. 그냥 다환치와 이환치만을 놓고 생각한다면 분명히 다환치가 이득임에 틀림없어 보입니다. 그러나 이런 다환치, 이환치의 문제는 교환 방식만의 문제는 아닌 것 같습니다. 초기 양막류는 다환치였던 것 같습니다. 석탄기 중기 단궁류(Synapsida - 반룡류 + 수궁류)와 이궁류(Diapsida - 인룡류 + 지배파충류)분기가 있은 후 반룡류와 초기 수궁류는 다환치였을 것이라 생각합니다. 그렇다면 이환치는 어떻게 나타난 것일까요?

가장 일반적인 설명은 이렇습니다. 단궁류가 분기 후에 온혈성을 획득했고, 이런 온혈성은 많은 양분을 요구했습니다. 이로 말미암은 변화가 서서히 일어났는데, 대부분 섭취한 먹이 중에서 많은 양분을 얻어내는 쪽으로의 변화였다고 합니다. 그래서 나타나는 것은 다음과 같습니다.

★ 턱관절의 변화
☞ 일반적인 파충류의 턱관절은 방형골(Quadrate)과 관절골(Articular)에 의한 것입니다. 공룡도 그렇고 다른 파충류 역시 그렇답니다. 뱀은 특히 이런 관절이 인대에 의해 특화되어 상당히 크게 입을 벌릴 수 있다고 들었습니다. 그런데 반룡류(Pelycosauria)를 거쳐 수궁류(Therapsida)로 가면서 아래턱을 이루는 뼈 - 치골(Dentary), 각골(Angular), 상각골(Supangular), 관절골(Articular) - 중에서 치골이 점차 발달하면서 인상골(Squamosal) 쪽으로 가까워지면서 새로운 관절(Squamosal-Dentary jaw joint)이 만들어졌습니다. 그래서 중생대의 수궁류는 두 가지 턱관절이 같이 있는 부류도 있었다고 합니다. 그러나 결국 이전의 턱관절은 중이를 구성하는 쪽으로 축소되어 적응되지요. 즉, 방형골과 관절골이 청소골을 이루는 망치뼈와 모루뼈로 '변신'합니다.

★ 이빨의 분화
☞ 파충류의 이빨은 동형치(Homodont)입니다. 즉, 한 가지 형태의 이빨만 있습니다. 그런데 이런 분화는 디메트로돈을 비롯한 반룡류에서 검치와 비슷한 송곳니가 분화되었고, 수궁류로 오면서 어금니와 앞니로 완전히 분화되어 이형치(Heterodont)를 이룹니다. 그런데 어금니가 생기는 과정은 턱관절의 변화와 비슷한 시기에 나타난 것으로 생각합니다.

☆ 이빨 교체 횟수의 변화
☞ 턱관절의 변화, 이형치로의 변화로 말미암아 나타난 것이 이빨 교체 횟수라 생각합니다. 본래 다환치의 교체는 파동형으로 이뤄집니다. 즉, 한쪽 이빨이 모두 빠지고 교체되는 방식이 아니고, 1~20번의 이빨이 있다면, 홀수 번이 빠지고, 다음에는 짝수 번이 빠지는 형태지요. 그런데 기능이 분화된 이빨의 교체가 이런 방식으로 이뤄지는 것에는 어려움이 있지 않을까요? 또한, 이렇게 분화된 이빨을 만드는 비용의 문제도 있으리라 생각합니다. 결국 선택압은 젖을 먹을 때 필요한 임시 치아 세트와 성체가 되었을 때 평생을 지녀야 할 영구치 세트를 만드는 쪽으로 귀결된 것으로 생각합니다.

결과적으로 이런 모든 변화는 상호 관련된 변화라 생각합니다. 온혈성의 획득이 턱관절의 변화, 이빨의 분화, 교체 횟수 변화 등을 유발한 것이고요. 또한, 턱관절의 변화는 청각적인 이득을 안겨준 것으라 생각합니다. 그리고 이빨이 다 사라지기 전에 열심히 번식하는 쪽으로 귀결된 것 아닐까요? :) 이 부분은 어부님께서 상세히 설명해주신 듯합니다.

by 꼬깔 | 2008/02/18 13:54 | SCIENTIA | 트랙백 | 덧글(11)

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Commented by Mizar at 2008/02/18 13:56
한정된 자원에서 최대의 효율을 뽑아내기 위해 개발된 방식이겠군요..
일종의 맥가이버 칼의 개념이라고나 할까요? ^^
Commented by 꼬깔 at 2008/02/18 16:50
미자르님// 그런 것 같습니다. 결론적으로 이환치는 단순히 다환치에서 이환치로 간 것이 아닌 상당히 큰 변화였다는 겁니다. :)
Commented by 새벽안개 at 2008/02/18 18:31
포유류로 진화하는 과정에서 턱뼈의 기능적 분화가 많이 일어났군요. 단지 자원절약의 이점 때문에 다환치에서 이환치로 바뀐것은 아니라 많은 비대칭적인 기능분화의 세트 진화의 댓가로 다환치를 버리고 유치와 영구치의 이환치 시스템으로 된것이 아닐까 하는 생각이 듭니다.
Commented by 제절초 at 2008/02/18 20:47
다른건 몰라도 뱀 턱 넓게 벌어지는건 참 매력적인데 말입니다-ㅂ-
Commented by byontae at 2008/02/18 21:28
이외에 전반적인 식성의 변화라던가(이빨의 마모가 덜한 쪽으로 식단이 옮겨간다던가) 구조적으로 더 튼튼해졌다던가, 생존 환경 및 사이클의 변화 등등 까지 고려해 본다면 이빨 하나만으로도 평생 떠들수 있을만큼의 이야기거리가 나오겠는걸요 :D
Commented by 새벽안개 at 2008/02/18 22:53
아.... 적당한 말이 생각났습니다.
미분화의 원시적인것이 재생이 잘되는 경향이 있더군요.
Commented by 어부 at 2008/02/19 10:28
byontae님/ 역시 사람이 살아 생전에 연구할 건 끝이 없어요 -.-
꼬깔님/ 글 쓰신 질을 보니 프로와 아마추어의 차이가 역력하군요. OzTL 진화론이 재미있는 것은 아는 한에서 나름대로 추론해 볼 수 있고, 맞을 가능성도 꽤 있다는 점입니다. 자원 절약이 제가 아는 것보다 훨씬 더 진화의 제한 요인으로 중요하더군요.
Commented by 꼬깔 at 2008/02/19 11:58
어부님// 어.. 왜 이러세요~ 저도 아마추어니걸요? :) 그리고 어부님의 진화와 관련한 개념이나 지식은 저보다 낫습니다. 또한 저 역시 자원절약내지는 한정된 자원과 관련한 개념은 상당부분 적절하다고 생각하고요. :) 좋은 하루 되세요.
Commented by 꼬깔 at 2008/02/19 12:00
새벽안개님// 예~ 저 역시 본문에 적어 놓은 것처럼 자원과 관련된 부분과 지나치게 분화된 것과도 관련이 있다고 생각합니다. 특히, 파동형으로 환치하던 녀석들인데 이빨의 기능과 형태가 다르기에 환치의 어려움이 있었을 것이라 생각하고요. :) 미분화의 원시적인 것이 재생이 잘된다는 개념에는 저도 공감합니다. :) 좋은 하루 되세요.
Commented by 꼬깔 at 2008/02/19 12:01
제절초님// 확실히 뱀의 입은 예술입니다. :) 뱀은 아래턱이 융합되어 있지 않아 더욱 효율적이지요. :)
Commented by 꼬깔 at 2008/02/19 12:01
byontae님// 말씀처럼 얘기를 한다면 끝이 없을 것 같아요. :) 문제는 제 지식의 한계랍니다. 아하하 :) 좋은 하루 되세요.

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