새로운 연구에 따르면 상징적인 공룡 종인 티라노사우루스 렉스(T.rex)는 거대한 몸에 비해 극도로 불균형한 한 쌍의 "작은 짧은 손"을 가지고 있으며, 비정상적으로 강한 두개골과 전체적인 몸 모양의 진화와 직접적인 관련이 있을 수 있습니다. 연구에 따르면 대형 육식성 수각류 공룡의 최소 5개 계통에서 앞다리가 짧아지는 것은 단순히 더 커지는 수동적 부산물이 아니라 더 강한 두개골과 더 큰 몸과 일치하는 적응 변화였습니다.
이번 연구는 영국 학술지 Proceedings of the Royal Society B에 게재됐다. 연구팀은 비조류 수각류 공룡 85종의 앞다리, 두개골, 체중에 대한 데이터를 종합적으로 분석해 진화적 혈통을 구축하고, 다양한 계통과 지질 시기에 이러한 형태학적 특성의 변화를 추적하고, '두개골-앞다리 비율'을 통해 다양한 종의 앞다리 크기를 표준화했다. 결과는 일부 대형 육식공룡의 두개골이 계속해서 강화되고 무게가 계속 증가함에 따라 진화 과정에서 앞다리가 점차 퇴화되고 짧아지는 것을 보여줍니다.
논문의 제1저자이자 유니버시티 칼리지 런던(University College London)의 고생물학자인 찰리 셰러(Charlie Scherer)는 대중 과학 매체와의 인터뷰에서 앞다리의 수축을 촉진하는 열쇠는 두개골이 얼마나 커졌는가가 아니라 두개골 자체가 얼마나 강해졌는가에 달려 있다고 말했습니다. 그는 티라노사우루스 렉스와 같은 공룡이 사냥하는 동안 먹이를 물고 제압하기 위해 앞다리에 의존하기보다는 머리, 특히 강력한 무는 힘과 두개골 구조에 점점 더 의존하고 있다고 믿습니다. 이러한 사냥 전략에 따라 앞다리의 기능은 점차 약화되었고, 결국 앞다리의 크기는 오늘날의 화석에서 볼 수 있는 '소형' 수준으로 '압박'되었습니다.
연구팀은 앞다리가 짧아지는 진화 현상이 아벨리사우루스과(Abelisauridae), 카르카로돈토사우루스과(Carcharodontosauridae), 케라토사우루스과(Ceratosauridae), 메가사우루스과(Megasaurinae), 티라노사우루스과(Tyrannosauridae)를 포함해 최소 5개의 서로 다른 육식공룡 계통에서 독립적으로 나타났다고 지적했다. 이들 공룡의 대부분은 두 다리로 걷는 대형 포식자였습니다. 그들의 공통된 특징은 더 강한 두개골과 더 큰 무게를 가지고 있다는 것이었고 일반적으로 더 큰 먹이를 사냥해야 한다고 믿었습니다. 연구자들은 사냥에서 머리가 대부분의 역할을 할 때 강하거나 큰 앞다리는 더 이상 생존에 이점이 되지 않으며 자연 선택은 두개골을 강화하고 앞다리를 약화시키는 경향이 있다고 제안합니다.
Scherer는 인터뷰에서 이 공룡들이 종종 큰 초식동물과 마주하게 되었다고 설명했습니다. "그들은 아마도 작은 포식자처럼 거대한 먹이를 잡고 제압하기 위해 앞다리에 의존할 수 없었을 것입니다." 이러한 생태학적 틈새에서 머리와 턱은 먹이를 물고 찢고 치명적으로 공격하는 데 사용되는 "주요 무기" 역할을 하므로 사냥 과정에서 팔이 제공하는 추가 지원이 불필요해집니다. Scherer는 "머리가 대부분의 작업을 수행할 때 동물은 더 이상 매우 강하거나 큰 앞다리가 필요하지 않습니다."라고 말했습니다.
그러나 연구는 또한 모든 수각류 공룡이 앞다리가 짧아지는 유사한 경향을 보이는 것은 아니라고 지적했습니다. 예를 들어, 스피노사우루스나 특정 메가레파로이드 같은 종은 상대적으로 긴 앞다리를 가지고 있습니다. 이와 관련하여 Scherer는 이 공룡들이 같은 시대의 다른 대형 육식동물과 동일한 "먹이 메뉴"를 공유하지 않았으며 먹이 습관이나 사냥 방법에 상당한 차이가 있을 수 있다고 믿습니다. 그는 여러 포식자가 동일한 유형의 먹이를 먹으면 두개골, 치아, 심지어 사지 구조까지 비슷한 방향으로 적응하는 경향이 있다고 말했습니다. 반대로, 서로 다른 먹이 유형과 신체 모양은 매우 다른 신체 구조를 만듭니다.
본 연구에서 연구팀은 다양한 계통과 기간의 형태학적 데이터를 비교함으로써 앞다리 단축이 신체 크기 증가에 따른 "부수적 비용"인지 아니면 독립적으로 진화한 특징인지를 명확히 하려고 노력했습니다. 결과는 앞다리의 축소가 단순히 "동물이 커지고 팔이 작아 보인다"고 이해할 수는 없지만 두개골의 강화와 분명한 상관 관계가 있음을 보여줍니다. 즉, 더 강한 두개골과 새로운 사냥 전략이 앞다리 기능을 약화시킬 수 있는 "공간을 열었습니다".
Scherer는 또한 이 현상을 현대 유기체와 비교했습니다. 그는 두개골 형태에 대한 "먹이 선택"의 심오한 영향이 이빨고래에서도 관찰될 수 있다고 언급했습니다. 이빨고래는 일반적으로 중소 크기의 먹이를 잡아먹는데, 더 큰 먹이는 통째로 삼키기 어렵기 때문에 이러한 선호도는 두개골과 입의 구조를 형성합니다. 그의 견해에 따르면, 고대 공룡이든 현대 고래이든 먹이 대상과 선호도의 변화는 동물의 두개골 모양과 전체적인 체격을 계속해서 바꾸고 있습니다.
고생물학계에서는 티라노사우루스 렉스의 '짧은 손'에 대한 오랜 논의가 있어왔습니다. '근거리 식인행위 방지', '교배에 사용', '균형 유지에 사용', '원시적 특성이 남아있다' 등 다양한 가설이 오랫동안 공존해 왔다. 이 연구는 앞다리 단축을 두개골 강화, 사냥 전략 및 먹이 크기에 직접 연결하는 대규모 표본 교차 계보 데이터 분석을 기반으로 새로운 관점을 제공하여 이 고전적인 퍼즐에 대한 새로운 설명 프레임워크를 제공합니다. 그러나 연구팀은 이것이 오래된 가설이 모두 유효하지 않다는 의미는 아니지만, 여러 진화 갈래에서 짧아진 앞다리와 강한 두개골 사이에 반복되는 공통 패턴이 있음을 보여준다고 강조했다.
이 연구는 왕립학회 회보: 생물학(Proceedings of the Royal Society: Biology)에 공식적으로 게재되었습니다. 관련 화석 기록과 데이터가 계속 늘어나고 있고, 앞으로 더 많은 종의 표본이 추가되고 정교한 3차원 모델링이 추가되는 점을 감안할 때 티라노사우루스 렉스를 비롯한 대형 육식공룡의 앞다리 진화 모습은 더욱 명확해질 것으로 예상된다.