요약:
약 9900만년 전, 아직 공룡이 지구를 지배하던 시절, 작은 곤충 한 마리가 수지에 싸여 있다가 수지가 점차 굳어지면서 결국 호박의 일부가 되었습니다. 이제 연구자들은 이 보존된 호박 화석을 분석함으로써 이전에 과학에서 공식적으로 기술한 적이 없는 고대 곤충을 발견했습니다. 가장 눈에 띄는 특징은 몸 길이의 거의 두 배에 달하고 표면에 촘촘한 주름이 있는 특수한 입 부분 세트입니다. 이 구조는 곤충이 좁은 공간에서 입 부분을 유연하게 구부리면서 구부리는 동안 붕괴되는 것을 방지할 수 있지만 살아있는 친척에서는 동일한 구조가 발견되지 않았습니다.
이번 연구는 이스라엘 텔아비브대학교 연구진이 수행했으며, 그 결과는 학술지 '곤충'(Insects)에 게재됐다. 연구팀은 미얀마 카친 지역에서 발굴된 백악기 호박 화석을 분석해 당시 곤충의 먹이 섭취 방식과 신체 구조가 다양했다는 사실을 재이해했다. 연구자들은 이 곤충이 식물 내부의 수액을 빨아들이기 위해 가느다란 입 부분을 나무껍질의 틈새에 삽입할 수 있는 고도로 전문화된 먹이 시스템을 진화시켰을 것이라고 믿습니다.
연구원들은 새로 발견된 이 곤충에 크레토도루스 누누(Cretodorus noonoo)라는 이름을 붙였는데, 이를 중국어로 임시 번역하면 '크레토도루스 누누(Cretodorus Noonoo)'라고 합니다. 그중 누누(Noo-Noo)라는 이름은 어린이 TV 프로그램 '텔레토비'에 나오는 청소기 캐릭터 누누에서 따왔다. 이 캐릭터는 고대 곤충의 비정상적으로 길고 구부릴 수 있는 입 부분과 유사한 가늘고 유연한 빨대 모양의 호스를 가지고 있습니다.
이 곤충은 고대 밀랍매미와 비슷한 곤충의 멸종된 과인 Neazoniidae과에 속합니다. 매미 곤충은 일반적으로 식물 조직을 뚫고 수액을 빨아들일 수 있는 관통형 입 부분을 가지고 있습니다. 연구자들은 이 고대 곤충의 긴 입 부분이 언뜻 보면 나비의 사이펀 같은 입 부분을 연상시킬 수 있지만 구조와 기능에는 중요한 차이가 있음을 지적합니다.
나비의 긴 입 부분은 주로 꿀을 빨아들이는 데 사용됩니다. 일반적으로 먹이를 줄 때 말리거나 펼칠 수 있습니다. 크레토도루스 누누(Cretodorus noonoo)의 입 부분은 몸의 뒤쪽으로 뻗어 있으며 전체적인 구조는 식물 조직을 뚫고 내부 액체를 빨아들이는 먹이 방식과 더 일치합니다. 연구팀은 입 부분의 길이만으로는 이 곤충이 꿀을 먹는다고 판단할 수 없다고 생각합니다.
이 곤충의 생활 습관을 더 자세히 파악하기 위해 연구자들은 여러 관련 화석 표본을 조사하여 꽃가루가 곤충의 몸에 보존되어 있는지 여부를 조사했습니다. 이 곤충이 꽃을 자주 방문하여 수분매개자 역할을 한다면 몸에 꽃가루가 있다는 사실이 이 가설을 뒷받침할 수 있습니다. 그러나 상당한 수의 화석을 조사한 후 연구자들은 꽃가루 축적에 대한 확실한 증거를 발견하지 못했습니다. 따라서 현재로서는 이 곤충이 수분매개자 역할을 했다는 증거가 충분하지 않습니다.
연구팀이 정말 놀랐던 점은 입 부분 표면에 가로 주름이 촘촘하게 분포되어 있다는 점이었습니다.
연구원들은 마이크로 CT라고도 알려진 고해상도 마이크로 컴퓨터 단층촬영을 사용하여 호박 속의 곤충을 3차원으로 재구성했습니다. 일반적인 현미경 관찰과 비교하여 이 방법은 연구자들이 화석의 내부 구조를 다양한 각도에서 관찰하고 직접 식별하기 어려운 일부 미묘한 특징을 분석하는 데 도움이 될 수 있습니다.
스캔 결과, 입 부분의 가로 주름은 단순한 표면 질감이 아니라 입 부분 자체 구조의 일부인 것으로 나타났습니다. 이러한 접힘은 입 부분에 특별한 유연성을 제공하여 구부릴 때 심각한 변형을 일으키지 않고 구부릴 수 있습니다.
연구원들은 이것을 현대의 구부릴 수 있는 빨대나 유연한 호스와 비교했습니다. 일반적인 길쭉한 관형 구조가 과도하게 구부러지면 내부 채널이 눌려 액체가 통과하기 어려울 수 있습니다. 그러나 특수한 주름 구조는 굽힘으로 인해 발생하는 압력을 어느 정도 분산시켜 배관 벽이 국부적으로 붕괴되는 위험을 줄일 수 있습니다.
이 구조는 몸 길이의 거의 두 배에 달하는 입 부분에 특히 중요할 수 있습니다. 입 부분이 길수록 곤충은 먹이를 먹는 동안 방향을 더 잘 제어해야 하고 입 부분이 접히거나 좁은 공간에서 막히는 것을 피해야 합니다. 측면 주름 덕분에 고대 곤충은 명확한 먹이 경로를 유지하면서 복잡한 껍질 환경에서 입 부분의 위치를 보다 유연하게 조정할 수 있었습니다.
이 설명을 더욱 뒷받침하는 화석 증거도 있습니다. 일부 표본에서는 곤충의 입 부분이 구부러진 상태로 보존되어 있습니다. 수지가 곤충에 갇혔을 때 곤충의 움직임을 빠르게 제한하기 때문에 이러한 곡선 형태는 화석이 형성된 후에 발생한 우연한 변형보다는 곤충이 갇혔을 때 입 부분 자체의 유연성을 반영할 수 있습니다.
물론 화석은 제한된 정보만을 보존할 수 있으며 연구자들은 곤충이 살아 있는 동안 입 부분을 어떻게 움직였는지 직접 관찰할 수 없습니다. 따라서 입 부분 주름의 특정한 기계적 기능과 먹이를 먹을 때 곤충의 실제 움직임은 여전히 구조적 증거에 기초한 과학적 추론입니다. 그러나 3차원 스캐닝 결과와 구부러진 입 부분의 보존 상태가 서로 뒷받침되어 이 설명에 어느 정도 신빙성이 있습니다.
연구원들은 이 곤충이 나무 수액을 먹이로 사용하는 데 특화되어 있을 수 있다고 제안합니다. 비정상적으로 길고 가느다란 입 부분은 나무껍질 표면의 좁은 균열에 닿을 수 있으며, 균열을 따라 더 깊게 확장되어 물과 영양분을 운반하는 식물 내부 조직을 찾을 수 있습니다.
식물에는 수송 기능을 수행하는 다양한 조직이 있습니다. 그 중 목질부는 주로 물과 용해된 미네랄의 수송을 담당하고, 체관부는 식물이 생산하는 유기물 수송을 담당한다. 연구자들은 이 곤충이 특별한 입 부분을 사용하여 나무껍질의 틈새를 통과하고 빨아들이는 구조를 더 깊은 식물 조직으로 보내 액체를 얻을 수 있다고 믿습니다. 그러나 그것이 먹는 특정 조직과 주로 흡수하는 식물 주스는 화석만으로는 완전히 결정할 수 없습니다.
입 부분의 끝 부분에도 두 개의 홈이 있는 나뭇잎 모양의 구조가 있습니다. 연구팀은 이러한 구조가 곤충이 먹이를 먹는 동안 입 부분의 위치를 고정하는 데 도움이 될 수 있다고 추측합니다.
연구자들은 입 부분이 좁은 나무껍질 균열 안으로 들어가면 끝 부분의 두 구조가 균열 양쪽으로 퍼져서 주변 표면과 지지대를 형성함으로써 입 부분이 안정적으로 유지되도록 돕는다는 생생한 설명을 제시했습니다. 이 메커니즘은 확장 가능한 벽 앵커와 다소 유사합니다. 앵커가 구멍에 들어가서 확장되어 구멍 벽과 더 강한 접촉을 형성합니다.
이 가설이 사실이라면 이 곤충은 비정상적으로 긴 먹이 기관을 가지고 있을 뿐만 아니라 입 부분을 위치시키고 고정하는 특별한 메커니즘을 가지고 있을 수도 있습니다. 이러한 구조적 조합은 나무껍질 내부의 좁은 공간에서 완전한 섭식을 돕는 데 도움이 되며, 또한 고대 곤충이 특정 생태 환경에 맞게 고도로 특화된 신체 구조를 진화시켰을 수도 있음을 보여줍니다.
이번 연구의 의미는 이상하게 생긴 새로운 종의 발견에 그치지 않습니다. 또한 고대 곤충에는 현대 곤충에서는 사라진 적응 기능이 한때 있었다는 사실도 밝혀졌습니다.
기존 매미 곤충은 일반적으로 바늘 모양의 입 부분을 사용하여 식물 조직을 뚫고 내부 액체를 빨아들입니다. 크레토도루스 누누(Cretodorus noonoo)의 입 부분은 이러한 기본 먹이 방식을 기반으로 극도로 길고 매우 유연한 구조로 진화했습니다. 연구자들은 밀접하게 관련된 살아있는 종에서는 이 접힌 구조와 동일한 입 부분이 발견되지 않았다는 점을 지적했습니다.
이것은 모든 고대 곤충이 한때 비슷한 기관을 가지고 있었다는 의미는 아니지만, 곤충의 진화 역사에서 나중에 사라진 많은 구조적 혁신이 있었을 수도 있다는 의미입니다. 현대 곤충은 살아남은 오랜 진화 과정의 일부일 뿐이며, 오늘날 관찰되는 신체 구조는 과거에 존재했을 수 있는 모든 가능한 형태를 나타내지 않습니다.
앰버는 이 연구에서 핵심적인 역할을 했습니다. 수지는 특정 조건에서 작은 유기체를 빠르게 감싸고 장기적인 지질학적 과정 동안 점차적으로 호박색으로 굳어집니다. 으스러진 윤곽이나 흩어진 뼈만 남기는 많은 화석과 달리, 호박은 때때로 곤충 신체의 미세한 구조, 심지어 입 부분, 발 및 기타 섬세한 기관까지 보존할 수 있습니다.
미얀마 카친 지역의 호박 퇴적물에는 수많은 백악기 곤충 화석이 보존되어 있으며, 이는 약 1억년 전 산림 생태계를 연구하는 데 중요한 자료를 제공합니다. 연구팀은 신애피다과(Neoapididae)와 관련 곤충의 호박 표본 13개를 분석했다. 그들은 서로 다른 개체의 형태적 특징을 비교함으로써 이 특별한 입 부분이 단일 표본의 우연한 변칙이 아니라 이 고대 곤충 그룹과 관련된 구조적 특징임을 확인했습니다.
백악기 동안 지구상의 산림 생태계는 오늘날과 크게 달랐습니다. 식물, 곤충 및 기타 유기체 사이에는 복잡한 생태학적 관계가 형성되며, 다양한 곤충은 제한된 식량 자원을 활용하기 위해 다양한 먹이 전략을 발전시켰을 수 있습니다. Cretodorus noonoo가 보여주는 특수한 입 부분은 이러한 생태적 적응의 다양성을 보여주는 예입니다.
연구원들은 이 곤충의 발견이 고대 곤충과 나무의 관계를 이해하는 데 새로운 단서를 제공한다고 믿습니다. 나무껍질의 균열은 특정 곤충이 식물 수액에 접근하는 중요한 통로 역할을 할 수 있으며, 이러한 좁은 공간에 침투할 수 있는 먹이 기관은 다른 곤충이 접근할 수 없는 자원을 활용하는 데 도움이 될 수 있습니다.
그러나 현재의 증거로는 곤충이 어떤 나무에 의존했는지 정확히 판단하거나 고대 숲에서의 전체 생활사를 정확하게 재구성하기에는 충분하지 않습니다. 앞으로 더 잘 보존된 표본이 발견된다면 연구자들은 입 부분의 내부 구조, 그것이 실제로 어떻게 사용되었는지, 다른 고대 곤충과의 생태학적 관계에 대해 더 많이 배울 수 있을 것입니다.
이 연구는 호박이 고대 생물의 모습을 보존할 수 있을 뿐만 아니라 과학자들이 한때 존재했지만 나중에 진화 과정에서 사라진 특수 구조를 식별할 수 있을 만큼 충분한 해부학적 정보를 보유할 수 있음을 다시 한 번 보여줍니다.
크레토도루스 누누에게는 그 터무니없어 보이는 긴 입이 매우 실용적인 생존 도구였을 수도 있습니다. 이는 나무껍질의 갈라진 틈 깊숙이 침투할 수 있고 특수한 접힘을 통해 유연성을 유지할 수 있으며 터미널 구조의 도움으로 위치에 고정될 수도 있습니다. 거의 1억년이 지난 후에도 이러한 세부 사항은 여전히 호박에 보존되어 과학자들에게 고대 곤충 진화 실험에 대한 창을 제공합니다.
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