독일 브로마커(Bromacker) 화석 현장에서 발견된 이상한 화석은 약 2억 9천만년 전 육상 생태계에서 포식자와 먹이 사이의 관계에 대한 보기 드문 증거를 과학자들에게 제공했습니다. MNG 17001로 명명된 이 표본은 처음에는 사암에 촘촘하게 쌓인 밝은 색의 뼈 조각으로 보였지만, 고생물학자들은 이것이 실제로 고대 포식자들이 뱉어낸 "토사물" 덩어리라는 것을 곧 깨달았고 결국 석화되었습니다.
연구팀은 2021년 브로맥에서 페름기 초기의 화석을 발견했다. 표본은 길이 약 5cm, 너비 3cm, 두께 1.4cm의 불규칙한 3차원 덩어리로, 내부 뼈 조각이 함께 압축되어 있습니다. 샘플 손상을 방지하기 위해 연구진은 마이크로 CT 스캔을 사용하여 덩어리의 내부 구조를 디지털 방식으로 분할하고 재구성했습니다.
그 결과, 화석 덩어리에는 길이가 모두 20mm 미만인 최소 3종의 서로 다른 동물의 작은 뼈 41개가 포함되어 있는 것으로 나타났습니다. 연구팀은 지난 30년간 브로마르크 지역에서 발생한 풍부한 발굴 데이터의 도움을 받아 이 뼈 조각들을 알려진 화석과 비교하고 식별했다.
식별 가능한 종 중에서 골격의 일부는 작은 파충류인 Thuringothyris mahlendorffae에 속합니다. 또 다른 위팔 뼈는 두 다리로 걷는 능력 때문에 이 지역의 "아이콘"인 파충류인 유디바무스 커서리스(Eudibamus curis)에서 유래합니다. 세 번째로 큰 뼈는 일종의 디아덱티드(diadectid)의 사지뼈로 확인되었습니다. 개인의 몸 길이는 약 60cm에 비교적 통통한 것으로 추정된다.
뼈가 너무 촘촘하게 뭉쳐져 있었기 때문에 연구자들은 이 뼈가 적어도 세 가지 다른 먹이종을 먹고 부분적으로 소화한 다음 소화되지 않은 뼈를 함께 역류시켜 토해낸 포식자의 결과라고 결론지었습니다. 그러나 유사한 뼈 집합체는 공동석(coprolite)으로 알려진 화석화된 배설물의 결과일 수도 있으므로 팀은 이것이 공동석인지 역류석인지를 더 구분할 필요가 있었습니다.
이를 위해 연구진은 표본을 둘러싼 매트릭스에 대한 X선 형광 분석을 수행했다. coprolites의 경우, 장내 미생물 활동으로 인해 매트릭스에는 일반적으로 인이 풍부합니다. 그러나 분석 결과 뼈 주변의 인 농도는 크게 증가하지 않은 것으로 나타났습니다. 이는 토사물이 짧은 시간 동안 소화 시스템에 남아 있으며 상당한 인 농축을 형성하지 않는다는 사실과 일치하므로 "토사물 화석"의 해석을 뒷받침합니다. 연구에 따르면 이것이 육상 척추동물의 구토에 대한 가장 초기의 알려진 증거라고 합니다.
역류된 먹이의 크기 차이로 판단할 때, 이 먹이 활동을 지배한 포식자는 "기회주의적" 먹이를 먹는 동물임이 분명합니다. 그들은 까다로운 먹는 동물이 아니었고 잡을 수 있는 것은 무엇이든 먹었습니다. 이러한 발견은 고대 생태계의 포식자와 다양한 작은 먹이 사이의 먹이그물 구조를 재구성하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이번 연구에 참여하지 않은 노스캐롤라이나 주립대학의 윌리엄 프레이무스(William Freimuth) 학자는 브로맥(Bromac)과 같은 중요한 초기 페름기 육상 생태계에서 이러한 토사물 화석은 먹이그물 구조를 이해하는 핵심 노드 중 하나라고 지적했다.
연구자들은 이러한 토사물 화석과 공동석을 '타임캡슐'로 간주합니다. 이는 여러 종의 유적을 동일한 질량으로 봉인하여 이러한 동물이 동시에 같은 장소에 공존했으며 약탈적 관계를 통해 서로 연결되어 있었음을 직접적으로 증명합니다. 어떤 포식자가 해골을 내뱉는지에 대해 연구에서는 정점 포식자에 대한 두 가지 가능한 후보, 즉 Dimetrodon teutonis와 Tambacarnifex unguifalcatus를 제안합니다. 둘 다 시냅스과(synapsids)이며 포유류의 고대 조상입니다.
연구자들은 토사물 화석이 화석 기록에서 상대적으로 드물긴 하지만, 그 화석의 고생태학적 중요성은 상당히 크다고 강조했습니다. Scientific Reports 저널에 게재된 MNG 17001에 대한 이 최신 연구는 초기 페름기 육상 생태계의 약탈적 구조와 동물 행동에 대한 새로운 직접적인 증거를 제공합니다.