사이언스(Science) 저널에 발표된 최근 연구에 따르면 인간을 포함하여 사지와 척추를 가진 모든 육상 척추동물은 교과서에 설명된 대로 올챙이부터 성체까지 현생 양서류와 유사한 완전한 변태 발달 단계를 거치지 않을 수 있습니다. 연구팀은 미세한 연조직이 보존된 고대 화석에 대한 체계적인 분석을 통해 초기 네발동물이 부화했을 때 거의 성체의 형태를 가졌을 가능성이 있다고 제안했습니다. 이 발견은 오랫동안 지속되어 온 고전적인 진화론적 서사를 직접적으로 뒤흔들었습니다.

오랫동안 바다에서 내려온 초기 네발동물의 생활주기는 현생 개구리와 다른 양서류의 생활주기와 유사하다는 것이 주류 견해였습니다. 처음에는 외부 아가미가 있는 유충으로 물 속에서 살았고, 이후 변태를 통해 육지에 적응하는 팔다리, 폐 및 기타 구조가 발달했습니다. 이 선형 진화 그림은 부분적으로 물고기가 양서류, 파충류, 최종적으로 포유류와 인간으로 진화한다는 "존재의 대연쇄" 개념에서 파생되었으며, 유충에서 성체로의 외부 아가미의 단계적 적응은 물에서 육지로의 전환을 달성하는 핵심 메커니즘으로 간주됩니다. 그러나 과거에는 이 초기 네발동물이 실제로 현생 양서류와 유사한 올챙이 단계를 거쳤다는 직접적인 화석 증거가 거의 없었습니다.

이 가설을 테스트하기 위해 리투아니아 빌니우스 대학과 시카고 필드 자연사 박물관의 연구원 Jason Pardo와 Arjan Mann은 미국 일리노이 주 시카고 근처의 유명한 화석 유적지인 Mazon Creek에 관심을 돌렸습니다. 이 유적지는 연조직이 유난히 잘 보존되어 있는 것으로 알려져 있으며, 특히 어린 동물이나 몸집이 작은 고생물학적 표본을 연구하는 데 적합합니다. 그것은 "불가능해 보이는 세부 사항을 보존하는 타임캡슐"로 묘사되었습니다. 연구팀은 멸종된 "색전소립체", 거대어류, 뱀과 같은 유엽류 등 세 가지 유형의 고대 유기체를 분석하는 데 중점을 두었습니다.

연구자들은 이 화석을 자세히 조사한 결과, 어린 것으로 판단되는 극히 작은 표본에서도 외부 아가미 구조의 명확한 흔적을 발견하지 못했습니다. 대신, 이 어린 화석은 비록 작은 비율이지만 발달된 손가락, 폐, 완전한 사지 골격 등 매우 "성체와 유사한" 해부학적 구조를 보여줍니다. 형태학적 관점에서 볼 때, 이들은 급격한 형태학적 변화를 겪어야 하는 유충이라기보다는 축소된 성체 개체에 더 가깝습니다. 그들의 생활주기는 인간 유아가 성장하면서 점차적으로 "성장하고 구조를 갖는" 패턴에 더 가깝습니다.

가장 중요한 증거 중 하나는 FMNH PR 1082로 분류된 치노스페르미드 유충 화석입니다. 국화는 석탄기와 페름기 동안 강, 호수, 늪 생태계에 널리 분포했던 악어와 유사한 육식성 척추동물의 멸종된 그룹입니다. 성인 개인의 길이는 약 3m에 이릅니다. FMNH PR 1082 표본은 약 3억 8백만년 전의 것으로 길이는 약 2cm에 불과하지만 이미 뚜렷한 사지와 몸통 구조를 가지고 있습니다. 동시에 노른자는 여전히 복부에 남아 있으며 장에서 먹이를 먹는 징후가 없습니다. 이는 방금 부화했으며 아직 독립적으로 먹이를 찾기 시작하지 않았음을 나타냅니다.

표본의 해부학적 세부 사항에 따르면, 표본은 명백히 어린 시절임에도 불구하고 내부 호흡기 및 운동 구조를 포함하여 이미 거의 성인 수준으로 "완전히 갖추어져" 있었습니다. 가장 놀랍게도, 노출된 아가미의 흔적이 전혀 보이지 않았습니다. 이는 외부 아가미가 있는 유충의 특징인 전통적인 "양서류" 변태 단계를 거치지 않았을 가능성이 높다는 것을 의미합니다. 연구팀은 이들 초기 네발동물이 비교적 완전한 형태로 부화한 뒤, 형태적 리모델링보다는 주로 몸집의 크기 증가를 통해 성장했을 가능성이 있다고 결론지었다.

Pardo는 인터뷰에서 이 연구가 오랫동안 당연시되어 왔던 전제, 즉 최초의 네 발 달린 척추동물이 현생 양서류와 유사한 성장 패턴을 가지고 있었다는 전제를 반증한다는 점을 분명히 밝혔습니다. 그러나 이 결론은 네발동물의 기원이 명백한 수생 배경을 가지고 있다는 점을 부정하지 않으며, 이 동물들이 아가미를 가질 수도 있다는 점을 배제하지도 않습니다. 그러나 아가미는 현대 어류의 내부 아가미 구조와 유사하게 몸 표면보다는 몸 안에 있을 가능성이 더 높습니다. 그의 의견에 따르면, 손가락과 발가락을 가진 많은 초기 동물의 전반적인 생활사와 생태학적 습관은 물 환경에 대한 의존성을 포함하여 기존에 상상했던 것보다 더 "물고기와 유사"할 수 있습니다.

연구자들은 또 다른 가능성도 제기했습니다. 일부 초기 네발동물은 습한 육상 환경에 껍질이 부드러운 알을 낳아 배아와 유충이 생애주기 내내 육지나 습한 토양에서 살 수 있게 했을 수도 있습니다. 만약 이 가설이 사실이라면, 적어도 일부 고대 네발동물 계통은 가지가 있는 유충으로서 물 속에서 초기 단계를 보내지 않고도 아주 초기에 거의 독점적으로 육상생활을 했을 수도 있습니다. 이는 "물 속의 유충과 육지의 성충"이라는 전통적인 이분법 모델에 더욱 복잡한 시나리오 가정을 추가합니다.

전반적으로, 이 연구는 "물고기-올챙이-육상 동물"에 대한 고전적인 선형 교과서 서술이 최신 화석 증거와 조화되기 어렵다는 것을 보여줍니다. 초기 네발동물의 실제 생활사에는 내부 아가미, 젖은 토양에 부드러운 껍질의 알을 낳는 것, 또는 아직 완전히 이해되지 않은 기타 발달 전략이 포함될 수 있으며, 이러한 패턴이 어떻게 진화하고 다양한 계통에서 차별화되었는지는 추가 연구를 통해 명확하게 밝혀져야 합니다. 연구자들은 척추동물의 진화에 관한 이러한 주요 질문에 대한 답이 박물관 서랍에 조용히 누워 더 정교한 방식으로 재검토되기를 기다리고 있을 것이라고 믿습니다.

이번 연구는 사이언스(Science) 저널에 공식 게재된 것으로 알려졌다. 논문의 저자는 빌뉴스 대학교와 필드 자연사 박물관 출신입니다. 관련 정보는 빌니우스 대학과 EurekAlert!를 통해 외부에도 공개되었으며, 뉴스팀에서 사실 확인을 거쳤습니다. 더 높은 품질로 보존된 고생물학적 연조직 화석이 분석에 추가됨에 따라 "네발동물이 실제로 어떻게 물에서 육지로 이동했는지"에 대한 이야기는 미래에 더욱 다시 쓰여질 수 있습니다.