2008년 09월 11일
턱의 기원
예전에 엠파스 블로그에 올렸던 글인데, 이 곳에는 올릴 타이밍을 맞추지 못해 - 저는 타이밍의 둔재입니다. ㅠ.ㅠ - 올리지 못했던 글입니다. 예전 글을 다시 읽어 보고 조금 이상한 부분은 수정해서 올려 봅니다. 척추동물의 진화 과정에서 재밌는 사건이라 하면
1) 턱의 획득
2) 사지의 획득
3) 날개의 획득
정도가 아닐까 생각됩니다. 사실 개인적으로 가장 중요한 사건은 '2) 사지의 획득'이라 생각하지만, 날개의 획득보다는 턱의 획득이 정말 중요한 사건이라 생각합니다. 아래 캡처는 2004년 당시 미자르님께서 제 엠파스 블로그에 남기신 댓글입니다. :) 지금은 화석이 되어 엠파스 블로그에 묻혀 있습니다. :)
▶ 무악어류(Agnatha) - '턱'없이 부족한 녀석들...
☞ 최초의 척추동물이라 할 수 있는 녀석이 포함된 그룹입니다. 크게는 두 부류가 존재하는데요, 한 부류는 항상 벌어진 동그란 주둥이가 있는 원구아강(Subclass Cyclostomata)이며, 다른 녀석들은 그 유명한 갑주어아강(Subclass Ostracodermi)입니다. (주 - 현재는 갑주어를 단계통이나 분류계급으로 보지 않습니다. 2005년 당시 제 지식으로 썼던 글인지라 현재 분류와는 다른 면이 있으리라 생각합니다.) 이 녀석들까지는 분명 '턱'이 없는 상태였고, 소극적인 섭식만 가능했던 것으로 생각합니다. 대부분 걸러 먹는 형태의 섭식 패턴이었다고 할 수 있지요. 그냥 우리가 빨대로 쪽쪽 빨아먹고 물을 마시는 정도의 생활이라고나 할까요?^^
▶ 적극적인 섭식을 위한 '턱'의 진화
☞ 이런 소극적인 섭식을 극복한 부류로서 최초의 '턱'장착 어류로 추정되는 녀석들이 바로 판피어강(Class Placodermi)입니다. 모두 화석종이며, 고생대 데본기에 가장 번성했던 녀석들입니다. 흔히 고등학교 지구과학에서 '갑주어'란 이름으로 잘못 알려진 녀석이라 할 수 있지요. 데본기 중기에 번성했으며 데본기말에 절멸한 녀석들입니다. 이 녀석들은 좀 더 딱딱한 것들을 적극적으로 섭식할 수 있는 '턱'을 장착하면서 번성한 녀석들입니다. 그러나 이빨은 없었고 기묘하게 생긴 턱을 이빨대신 사용했다고 합니다. 대단한 녀석들이지요~! 실제 그 크기가 10m에 육박하는 거대한 판피어인 Dunkleosteus란 녀석도 있었답니다. 특이하게도 이 녀석은 턱의 맞모금이 톱과 같아 이빨과 비슷한 역할을 했던 놈들이랍니다.
▶ 어떻게 진화했을까?
☞ 턱의 장착에 대한 이론은 크게 두 가지가 있습니다. 가장 전통적이며 아직까지는 정설이라 할 수 있는 '아가미궁(아가미를 지탱하는 골격)'으로부터의 진화란 것과 '연구개 골격으로부터 아가미궁과 동시에 발달'이란 이론이 있습니다. 개략적으로 하나씩 살펴보도록 하겠습니다.
ⓐ 아가미궁(branchial arch)으로부터의 진화
☞ 아가미로 호흡하는 어류는 여러 개의 아가미새(아가미틈)가 있습니다. 경골어류는 아가미개(아가미 뚜껑)가 있어 겉으로 드러나지 않지만 연골어류는 겉으로 드러나 보인답니다. 인두가 확장되어 외부로 열린 곳으로 우리로 친다면 목에 해당되는 부분 쯤 됩니다. 육상 척추동물들도 배발생 단계에서는 나타나는 것입니다. 그런데 현생 어류들은 이런 아가미새를 지지해주는 아가미궁(branchial arch)이 있답니다. 바로 이 아가미궁 중에서 세 번째가 기능적으로 분화되어 두개 쪽으로 이동, 경첩 구조를 가지게 되었으며, 네 번째 아가미궁이 융합되며, 더욱 강화된 턱을 가지게 되었다고 합니다. 이런 모습은 연골어류인 상어의 턱구조를 보면 잘 드러납니다. 이 이론은 현생 어류의 해부학적 모습으로 잘 설명이 되지만 화석 상의 기록이 없고, 세 번째 아가미궁이 호흡 기능을 수행했다는 증거가 없다는 것이 단점이라고 합니다.
ⓑ 연구개골격(velar skeleton)으로부터의 진화
☞ 아가미궁으로부터의 유래설을 반박하고 나선 것이 바로 연구개골격으로부터의 진화입니다. 즉, 우리의 입천장 뒤쪽에 있는 '연구개(velum)'가 골격 구조를 가지고 있었고, 동시 또는 비슷한 시기에 턱과 아가미궁을 형성했다는 학설입니다. 화석으로 나타나는 것이 있지만, 연구개골격의 존재에 대한 증거가 없으며, 해부학적으로는 난점이 있다고 합니다.
아마도 첫 번째 이론은 생물학자들이 그리고 두 번째 이론은 고생물학자들이 선호하는 것이 아닐까 하는 생각이 듭니다. 어찌보면 생물학자와 고생물학자가 새의 기원을 놓고 '지배파충류부터의 진화냐 공룡으로부터의 진화냐'로 맞서 있는 것과 비슷하다는 느낌이라고나 할까요? 그러나 현재는 턱발생과 관련한 유전자(Hox 유전자)와 관련한 설명이 있어 사실상 첫 번째 이론이 정설입니다. 정확히는 모르겠지만 3번째와 4번째 아가미궁에 조절 유전자가 없어 턱으로 발달했다는 내용을 본 듯합니다.
결론적으로 턱은 과거에 아가미새를 지지했던 호흡기관(엄밀히 말하면 여과섭식 기관)인 아가미궁의 일부가 환경에 적응하여 현재와 같은 턱으로 바뀌었다는 것이 정설이라 할 수 있습니다.
1) 턱의 획득
2) 사지의 획득
3) 날개의 획득
정도가 아닐까 생각됩니다. 사실 개인적으로 가장 중요한 사건은 '2) 사지의 획득'이라 생각하지만, 날개의 획득보다는 턱의 획득이 정말 중요한 사건이라 생각합니다. 아래 캡처는 2004년 당시 미자르님께서 제 엠파스 블로그에 남기신 댓글입니다. :) 지금은 화석이 되어 엠파스 블로그에 묻혀 있습니다. :)
☞ 최초의 척추동물이라 할 수 있는 녀석이 포함된 그룹입니다. 크게는 두 부류가 존재하는데요, 한 부류는 항상 벌어진 동그란 주둥이가 있는 원구아강(Subclass Cyclostomata)이며, 다른 녀석들은 그 유명한 갑주어아강(Subclass Ostracodermi)입니다. (주 - 현재는 갑주어를 단계통이나 분류계급으로 보지 않습니다. 2005년 당시 제 지식으로 썼던 글인지라 현재 분류와는 다른 면이 있으리라 생각합니다.) 이 녀석들까지는 분명 '턱'이 없는 상태였고, 소극적인 섭식만 가능했던 것으로 생각합니다. 대부분 걸러 먹는 형태의 섭식 패턴이었다고 할 수 있지요. 그냥 우리가 빨대로 쪽쪽 빨아먹고 물을 마시는 정도의 생활이라고나 할까요?^^
▶ 적극적인 섭식을 위한 '턱'의 진화
☞ 이런 소극적인 섭식을 극복한 부류로서 최초의 '턱'장착 어류로 추정되는 녀석들이 바로 판피어강(Class Placodermi)입니다. 모두 화석종이며, 고생대 데본기에 가장 번성했던 녀석들입니다. 흔히 고등학교 지구과학에서 '갑주어'란 이름으로 잘못 알려진 녀석이라 할 수 있지요. 데본기 중기에 번성했으며 데본기말에 절멸한 녀석들입니다. 이 녀석들은 좀 더 딱딱한 것들을 적극적으로 섭식할 수 있는 '턱'을 장착하면서 번성한 녀석들입니다. 그러나 이빨은 없었고 기묘하게 생긴 턱을 이빨대신 사용했다고 합니다. 대단한 녀석들이지요~! 실제 그 크기가 10m에 육박하는 거대한 판피어인 Dunkleosteus란 녀석도 있었답니다. 특이하게도 이 녀석은 턱의 맞모금이 톱과 같아 이빨과 비슷한 역할을 했던 놈들이랍니다.
▶ 어떻게 진화했을까?
☞ 턱의 장착에 대한 이론은 크게 두 가지가 있습니다. 가장 전통적이며 아직까지는 정설이라 할 수 있는 '아가미궁(아가미를 지탱하는 골격)'으로부터의 진화란 것과 '연구개 골격으로부터 아가미궁과 동시에 발달'이란 이론이 있습니다. 개략적으로 하나씩 살펴보도록 하겠습니다.
ⓐ 아가미궁(branchial arch)으로부터의 진화
☞ 아가미로 호흡하는 어류는 여러 개의 아가미새(아가미틈)가 있습니다. 경골어류는 아가미개(아가미 뚜껑)가 있어 겉으로 드러나지 않지만 연골어류는 겉으로 드러나 보인답니다. 인두가 확장되어 외부로 열린 곳으로 우리로 친다면 목에 해당되는 부분 쯤 됩니다. 육상 척추동물들도 배발생 단계에서는 나타나는 것입니다. 그런데 현생 어류들은 이런 아가미새를 지지해주는 아가미궁(branchial arch)이 있답니다. 바로 이 아가미궁 중에서 세 번째가 기능적으로 분화되어 두개 쪽으로 이동, 경첩 구조를 가지게 되었으며, 네 번째 아가미궁이 융합되며, 더욱 강화된 턱을 가지게 되었다고 합니다. 이런 모습은 연골어류인 상어의 턱구조를 보면 잘 드러납니다. 이 이론은 현생 어류의 해부학적 모습으로 잘 설명이 되지만 화석 상의 기록이 없고, 세 번째 아가미궁이 호흡 기능을 수행했다는 증거가 없다는 것이 단점이라고 합니다.
ⓑ 연구개골격(velar skeleton)으로부터의 진화
☞ 아가미궁으로부터의 유래설을 반박하고 나선 것이 바로 연구개골격으로부터의 진화입니다. 즉, 우리의 입천장 뒤쪽에 있는 '연구개(velum)'가 골격 구조를 가지고 있었고, 동시 또는 비슷한 시기에 턱과 아가미궁을 형성했다는 학설입니다. 화석으로 나타나는 것이 있지만, 연구개골격의 존재에 대한 증거가 없으며, 해부학적으로는 난점이 있다고 합니다.
아마도 첫 번째 이론은 생물학자들이 그리고 두 번째 이론은 고생물학자들이 선호하는 것이 아닐까 하는 생각이 듭니다. 어찌보면 생물학자와 고생물학자가 새의 기원을 놓고 '지배파충류부터의 진화냐 공룡으로부터의 진화냐'로 맞서 있는 것과 비슷하다는 느낌이라고나 할까요? 그러나 현재는 턱발생과 관련한 유전자(Hox 유전자)와 관련한 설명이 있어 사실상 첫 번째 이론이 정설입니다. 정확히는 모르겠지만 3번째와 4번째 아가미궁에 조절 유전자가 없어 턱으로 발달했다는 내용을 본 듯합니다.
결론적으로 턱은 과거에 아가미새를 지지했던 호흡기관(엄밀히 말하면 여과섭식 기관)인 아가미궁의 일부가 환경에 적응하여 현재와 같은 턱으로 바뀌었다는 것이 정설이라 할 수 있습니다.
# by | 2008/09/11 21:40 | SCIENTIA | 트랙백 | 덧글(30)
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아 아노말로칼리스가 상하좌우로 씹는다던 녀석이였군요;
턱이 아니라면 백상아리도 멸치나 삼키면서 살았을 테니까요. ^^;
오래 전의 글이지만 다시 보니 신선합니다..
덧. 다윈이 왜 중요한가는 잘 읽어봤습니다. 지름신 만세였습니다 :)
그런데 첫번째 삽화가 너무 귀여워요 >.< (저 이상한 거 아니...죠?;; <- 소심)
일반생물학에 나오는 내용이긴 했는데, 왠지 그 때는 별 생각 없이 읽어넘겼던 것 같네요. 생물 진화의 세계는 아무리 파 봐도 정말 흥미롭습니다;;