오늘날의 북극은 지구상에서 가장 가혹하고 인구 밀도가 가장 낮은 지역 중 하나이지만, 공룡 시대에는 이 고위도 지역이 놀라울 정도로 풍부한 포유류 군집을 지탱했습니다. PNAS(Proceedings of the National Academy of Sciences)에 발표된 최근 연구에 따르면 고대 북극은 고립된 진화의 모퉁이가 아니라 초기 포유류가 극지 환경에 적응하고 종 다양화를 달성하며 대륙 횡단 육교를 따라 이주한 핵심 "진화 허브"였습니다.
콜로라도 대학교 볼더(University of Colorado Boulder) 연구팀과 몇몇 협력 기관은 현재 알래스카 북부와 북극권에 위치한 프린스 크릭 층(Prince Creek Formation)에서 이전에 알려지지 않은 설치류 유사 포유류 세 종을 발견했으며, 화석은 약 7,300만 년 전으로 거슬러 올라갑니다. 치아 형태학적 분석에 따르면 종의 조상 중 일부는 현재 몽골 지역에서 유래한 것으로 나타났습니다. 이는 극지방이 포유류 진화에서 작은 역할만 했다는 오랫동안 유지되어 온 전통적인 견해에 도전하는 발견입니다.
논문 제1저자인 영국 링컨대학교 사라 셸리(Sarah Shelley) 교수는 “오늘날의 극지 생물다양성은 열대 지방에 비해 훨씬 적지만, 오랜 지질학적 기록으로 볼 때 극지방 역시 생명이 번성하고 진화 활동이 자주 일어나는 무대”라고 말했다. Shelley는 콜로라도 대학교 볼더(University of Colorado Boulder)에서 박사후 연구원으로 재직하는 동안 콜로라도 대학교 지질학과 교수이자 자연사 박물관 관장인 Jaelyn Eberle와 함께 연구를 공동 집필했습니다.
이번 연구에서 연구팀은 화석화된 치아의 이름을 따서 세 가지 새로운 포유류의 이름을 명명했습니다. Camurodonborealis("북부 굽은 이빨"), Qayaqgruk peregrinus("작은 방황 영웅"), Kaniqsiqcosmodon polaris("극지 서리 이빨")입니다. 화석은 세계의 "상부" 근처에 있는 프린스 크릭 층(Prince Creek Formation)에서 수집되었습니다. 이 지역은 백악기 후기에 이미 긴 극야 현상, 영하의 기온, 계절적 식량 부족을 겪었지만 이 작은 포유류는 여전히 이곳에서 살아남았습니다.
공동 저자인 알래스카 페어뱅크스 대학의 패트릭 드러켄밀러(Patrick Druckenmiller)는 새로 발견된 세 종은 고대 북극이 극지 환경에 고도로 적응한 독특한 포유류 공동체를 육성했다는 사실을 더욱 뒷받침한다고 말했습니다. 이들의 존재는 북극 생태계가 공룡을 지원할 수 있을 뿐만 아니라 쥐부터 쥐뒤쥐까지 다양한 크기의 다결핵성 이빨 포유류의 공존을 지원할 수 있음을 의미합니다.
연구에 따르면 이 세 가지 새로운 종은 다결절 포유류의 멸종된 그룹에 속합니다. 그들은 현대의 생쥐나 쥐와 거의 같은 크기이며 포유류 진화 역사상 가장 오래 지속된 그룹으로 간주됩니다. 다결절은 약 3,500만 년 전 쥐라기 중기부터 시신세 말까지 출현했으며, 1억년 이상의 진화에 걸쳐 비조류 공룡을 멸종시킨 소행성 충돌에서 성공적으로 살아남았습니다.
이에 비해 현대 인류(호모 사피엔스)는 다결핵 치아 수명의 일부에 불과한 약 30만 년 동안만 존재했습니다. 오랫동안 과학자들은 다음과 같은 질문을 해왔습니다. 왜 다결핵성 치아가 지질학적 시간 규모에서 "오랫동안 온라인" 상태를 유지할 수 있습니까? 치아에 대한 이러한 상세한 분석은 이 질문에 대한 핵심 단서를 제공합니다.
세 가지 새로운 종 사이에는 치아 형태에 상당한 차이가 존재하며, 이는 이들이 북극 환경에서 뚜렷한 먹이 전략을 사용함을 시사합니다. 연구팀은 카무로돈 보레알리스의 이빨이 식물을 씹는 데 더 적합하다는 사실을 발견하고, 식물성 초식동물일 것으로 추측했다. Qayaqgruk peregrinus의 이빨은 잡식성 특성을 보여 곤충과 일부 식물을 먹을 수 있으며, Kaniqsiqcosmodon polaris도 잡식성이지만 식물 자원에 더 많이 의존합니다.
계절적 식량 부족 환경에서 차별화된 식이 구조를 통한 '분업'은 북극에서 다양한 다핵종의 장기적인 공존을 위한 핵심 메커니즘일 수 있습니다. Shelley는 이러한 식습관의 유연성과 생태학적 틈새가 멸종 사건을 통해 지질학적 시간 전반에 걸쳐 계속해서 번식해 온 중요한 이유일 수 있다고 믿습니다.
Shelley는 다결핵 내에 매우 높은 종과 생태학적 다양성이 있으며, 이들의 오랜 진화 역사는 재앙적인 멸종과 심각한 기후 변동에 직면한 포유류의 회복력에 대한 중요한 통찰력을 제공할 수 있다고 지적했습니다. 이러한 오랜 사례는 과학자들이 중생대부터 신생대 초기까지의 생태적 변화를 분석하는 데 도움이 될 뿐만 아니라 오늘날 유기체가 기후 압력과 환경 변화에 대처하는 능력을 이해하는 데 참고 자료를 제공합니다.
이 발견은 또한 고대 북극의 지리적, 생물학적 역사에 새로운 세부 사항을 추가합니다. 연구팀은 계통발생학적 분석을 통해 Qayaqgruk peregrinus가 현재 몽골의 다결절성 치아종과 밀접한 관련이 있다는 사실을 발견했는데, 이는 그 조상이 아시아에서 북미로 이주했음을 의미한다.
Shelley는 이러한 대륙 횡단 이동이 약 9,200만 년 전에 발생했다고 추정하며, 이는 아시아-북아메리카 포유류의 대륙 횡단 이동에 대해 알려진 최초의 기록 중 하나입니다. Eberle는 이 증거가 그 당시 아시아와 북미 사이에 이미 작은 포유류를 위한 육로 통로가 존재했으며 이 "육교"가 9천만년 전에 활성화되었음을 암시한다고 말했습니다.
이번 발견은 종들이 대륙을 가로질러 이동하고 생태계를 재형성하는 과정이 지질학적 역사에서 적어도 수억 년 동안 진행되어 왔다는 폭넓은 이해를 더욱 강화합니다. Shelley는 이러한 "장대한 시간적 관점"이 "토종 종"에 대한 우리의 전통적인 정의에 도전하고 모든 지역이 정적 지리적 좌표가 아니라 장기적인 진화, 이주 및 환경 변화에 의해 겹쳐진 복잡한 역사적 층임을 사람들에게 상기시킵니다.