호주 연구팀이 최근 파충류의 진화 계통을 재구성한 결과, "쇠사슬 갑옷"처럼 보이는 도마뱀 피부의 작은 뼈판인 피내 골배엽은 전통적인 견해에서 알 수 있듯이 고대 유물이 아니라 오랜 진화 역사에 걸쳐 여러 계통에서 반복적으로 독립적으로 발생했으며 심지어 "돌아오기"도 했다는 사실이 밝혀졌습니다. 이번 결과는 100년 넘게 지속되어온 생물계의 합의를 뒤집는 결과다.

MVRI(박물관 빅토리아 연구소)의 과학자들은 최신 연구에서 피부에 묻혀 있는 이 뼈판은 대부분의 도마뱀이 공통 조상으로부터 물려받아 일부 가지에서 사라진 고대 특징이 아니라는 점을 지적했습니다. 반대로, 대부분의 도마뱀의 피내 골형성은 다양한 계통의 중간 및 말기 단계에서 독립적으로 여러 번 진화했으며 일부는 관련 그룹이 처음에 뼈 갑옷을 잃은 지 수천만 년 후에 발생하기도 했습니다. 연구팀은 많은 도마뱀이 처음부터 보호 갑옷을 '재구성'하고 최적화해 진화적 '재혁신'이라는 드문 현상을 보여주고 있다고 말했습니다.

이러한 경향은 특히 호주의 모니터 도마뱀의 전형적인 현상입니다. 연구에 따르면 호주 왕도마뱀 모니터를 포함한 초기 왕도마뱀 조상은 진화 과정에서 피내 뼈 형성을 완전히 상실한 것으로 나타났습니다. 그 이유는 아마도 활동적인 사냥 생활 방식에서 속도와 민첩성에 대한 요구가 두꺼운 갑옷이 제공하는 보호보다 높기 때문일 것입니다. 그러나 약 1,700만~2,000만 년 전 중신세 동안 호주와 파푸아 왕도마뱀의 공통 조상 중 일부가 다시 한번 더 가볍고 유연한 뼈 가죽 갑옷으로 진화했는데, 이는 건조한 환경으로의 확산과 새로운 생태학적 압력에 직면한 것과 관련이 있는 것으로 생각됩니다. 연구자들은 이러한 환경에서 방어 기능을 제공하는 것 외에도 피내 골형성이 수분 손실을 줄이거나 등반과 같은 행동을 위해 신체의 특정 부분을 강화하는 데 도움이 될 수 있다고 추측합니다.

"이 발견은 진화 역사에서 호주의 독특한 위치를 다시 한 번 강조합니다. 호주는 지배적인 유대류와 알을 낳는 포유류의 서식지일 뿐만 아니라 이제 파충류의 피내 골형성이 '재발'된 것으로 알려진 유일한 곳입니다."라고 논문의 제1저자이자 MVRI와 호주 국립 대학교의 연구원인 Roy Ebel이 말했습니다.

이번 연구에서 연구팀은 도마뱀과 뱀을 포함한 비늘 파충류의 피내 뼈 형성의 진화 역사를 약 3억 2천만년의 시간 규모로 재구성했습니다. 과학자들은 643종의 현존 및 멸종 종을 종합적으로 분석하고 고해상도 CT 영상 데이터를 사용하여 다양한 종의 신체 표면에 있는 골판 분포를 매핑한 다음 이를 대규모 분자 계통발생수 및 화석 기록과 비교했습니다. 그들은 또한 조상 분류군이 피내 골형성을 가졌는지 여부를 추론하기 위해 다양한 기간에 진화 속도의 변화를 허용하는 모델을 사용하여 현재까지 뼈 갑옷 진화에 대한 가장 포괄적인 그림을 얻었습니다.

결과는 최초의 도마뱀 조상이 피내 뼈 형성이 완전히 결여된 것이 거의 확실하다는 것을 보여줍니다. 이 특징은 도마뱀이 처음 출현한 후 수천만 년 동안 "부재" 상태로 남아 있었습니다. 연구는 피내 골형성이 현대 도마뱀의 다양한 주요 그룹에서 적어도 13번 독립적으로 시작되었으며, 대부분이 약 1억 4천만년 전 쥐라기 후기부터 백악기 초기까지 상대적으로 집중된 시간대에 발생했으며, 이는 여러 주요 계통이 빠르게 분화하기 시작하는 단계와 일치한다는 점을 지적했습니다.

특정 도마뱀 계통에서 피내 골형성이 발생하면 장기간 유지되는 경우가 많습니다. 이 연구는 대부분의 현대 도마뱀 그룹에서 후기 단계의 뼈 갑옷 손실이 매우 드물다는 것을 발견했으며, 이는 피내 골 형성을 안정적인 장기 진화 특징으로 만듭니다. 주목할만한 유일한 예외는 왕도마뱀입니다. 그들은 약 7,200만 년 전에 피내 뼈 형성을 완전히 상실한 후 중신세 동안 일부 호주 및 파푸아 혈통에서 더 가벼운 형태로 다시 나타나 갑옷을 입은 왕도마뱀과 갑옷을 입지 않은 왕도마뱀 종이 모두 오늘날 세계에 존재하는 "패치" 분포 패턴을 형성했습니다.

이 연구는 또한 피내 골형성의 기능이 단순한 "갑옷" 그 이상임을 강조했습니다. 뼈와 달리 이러한 뼈판은 피부 내에서 형성되며 다양한 생리학적, 생태학적 역할을 수행합니다. 악어의 경우, 피내 골형성은 동물이 장기간 다이빙할 때 칼슘을 방출하여 혈액에 축적된 산을 중화시켜 체내 산-염기 균형을 유지하는 것으로 나타났습니다. 또한 이러한 뼈판은 체온 조절, 미네랄 저장 및 수분 유지와 같은 과정에도 관여합니다. 그들은 과거에 진화의 기원에 대한 명확한 설명이 부족했던 다기능 생물학적 구조입니다.

연구팀은 고정밀 CT 스캔 데이터와 살아있는 도마뱀의 계통발생 모델링을 비교함으로써 다양한 계통에서 피내 골형성의 출현, 소멸, 심지어 재출현까지의 타임라인을 그릴 수 있었습니다. 화석 기록에 따르면 다양한 형태의 뼈 갑옷 판이 이미 1억년 전 지구에 존재했음을 알 수 있습니다. 이제 이 정보는 통합된 프레임워크로 통합되어 현대 파충류 뼈 갑옷의 기원과 진화에 대한 보다 명확한 연대표를 제공합니다.

새로운 결과는 또한 형태학의 "수렴 진화"를 이해하기 위한 전형적인 예를 제공합니다. 연구에 따르면 미국과 멕시코에 서식하는 Gila 괴물(Heloderma 의심스러운 동물)은 호주에 서식하는 Tiliqua Rugosa(일반적으로 스킹크라고 알려짐)와 외관상 매우 유사합니다. 둘 다 명백한 뼈 갑옷으로 덮여 있지만 비슷한 신체 모양과 보호 구조를 향한 완전히 다른 진화 경로를 가지고 있습니다. 이 현상은 곤충, 익룡, 새, 박쥐에서 비행 능력이 적어도 4번 독립적으로 진화했다는 패턴을 반영하며, 유사한 생태학적 요구가 서로 다른 진화 경로에서 유사한 형태학적 해결책을 반복적으로 "촉진"할 수 있음을 시사합니다.

동물학자와 진화생물학자에게 이 새로운 진화 지도는 피내 골형성의 기원을 둘러싼 100년 된 논쟁에 답할 뿐만 아니라 그 형성 메커니즘에 대한 후속 심층 연구의 토대를 마련합니다. 향후 연구에서는 피내 골형성을 조절하는 유전자와 발달 경로, 그리고 이러한 메커니즘이 다양한 환경과 생활 방식의 요구를 충족시키기 위해 다양한 도마뱀 계통에서 어떻게 여러 번 독립적으로 "동원"되는지를 추가로 밝힐 것으로 예상됩니다.

“우리의 연구는 비늘동물의 피내 골형성 발현이 독립적으로 여러 번 획득되었음을 보여줍니다.”라고 저자는 논문의 결론에서 썼습니다. "이 재구성은 이 가설에 대한 현재까지 가장 강력한 지지를 제공하며 또한 관련된 진화 메커니즘을 탐구하기 위한 견고한 토대를 제공합니다." 연구팀은 이러한 발견이 오늘날 파충류의 다양성을 형성하는 선택압과 진화 궤적을 더 잘 이해하는 데 도움이 된다고 강조했습니다. 관련 논문은 Linnean Society의 Biological Journal에 게재되었으며 Victoria Museum 및 학술 플랫폼을 통해 발표되었습니다.