새의 부리는 어떻게 진화했나?

(번역 by 양병찬)

모든 어린이들이 알고 있는 것처럼, 새는 '멸종한 친척'인 공룡의 친적으로서 깃털과 해부학적 구조를 공유한다. 그러나 부리는 이야기가 좀 다르다. 새의 부리는 움켜쥐기, 후벼파기, 깃털 다듬기, 찢기가 가능한 다재다능한 적응(versatile adaptation)으로, 융통성 없는 공룡의 주둥이와는 차원이 다르다.

새의 부리가 진화한 과정은 지금껏 수수께끼였다. 이제 과학자들은 원시새의 화석을 3D 스캐닝 함으로써 그들의 부리를 리얼하게 포착하는 데 성공했다.

"조류의 가계도에 첨부된 자료에는 '두개골이 둥글납작한 표본'이 수두룩하여, 지금껏 두개골의 미묘한 특징을 파악하기가 어려웠다. 연구진은 다양한 표본들의 디테일을 취합하여, '커다란 뇌'와 '움직이는 위턱' 등의 핵심 특징을 재현했다. 특히 위턱은 부리를 민첩하고 날렵하게 만들어준 일등공신이다"라고 존스 홉킨스 대학교의 에이미 발라노프(고생물학)는 논평했다.

이크티오르니스(Ichthyornis)는 약 9,000만 년 전에 살았던 원시 바다새로, 오랫동안 현생조류와 비슷한 체형을 가진 것으로 유명하지만, 공룡과 마찬가지로 '이빨 있는 부리'를 갖고 있다. 1870년대에 캔자스에서 최초로 발견된 이크티오르니스의 화석을 연구한 고생물학자들은 "몸은 작은 새의 것, 턱은 해양파충류의 것"이라고 생각했었다. 그러나 그 후 화석이 추가로 발견되면서, 몸과 턱이 동일한 동물의 것이라고 확신하게 되었다. 『종의 기원』이 발간된 지 20년 후인 1880년, 찰스 다윈은 이크티오르니스를 가리켜 "진화론을 뒷받침하는 대표적 사례 중 하나"로 손꼽았다.

그러나 오리지널 이크티오르니스의 화석에는 위턱이 없었고, 이빨이 박힌 아래턱은 다른 공룡들의 것과 비슷했다. 그래서 고생물학자들은 "초기 새들은 대부분의 척추동물과 마찬가지로 '고정된 위턱'을 갖고 있었을 것"이라고 가정했다.

2014년 캔자스의 고생물학자들은 새로운 이크티오르니스 화석을 발견하여, 예일 대학교의 고생물학자 바르트-안잔 뷸러와 공유했다.

연구자들은 (화석이 들어있는) 석회암 속에서 화석을 꺼내는 대신, 컴퓨터 단층촬영(CT)을 이용하여 바위 전체를 스캐닝했다. 뒤이어 박물관 컬렉션에서 찾아낸 (종전에 '정체불명'으로 간주되었던) 표본 3개를 추가로 스캐닝한 다음, 네 개의 영상을 결합하여 이크티오르니스의 두개골을 완벽하게 재현했다. 또한 예일 대학교의 피바디 자연사박물관에 소장된 1870년대의 오리지널 화석을 재검토하여, 작은 조각 하나가 (새로운 화석에는 없는) '위턱의 핵심적인 뼈'라는 사실을 확인했다.

이번에 완성된 3D 모델은 현생조류와 공룡 사이의 과도기에 있는 이크티오르니스의 모습을 포착했다. 이크티오르니스는 공룡과 비슷한 이빨을 가졌음에도 불구하고 부리 끝 부분이 갈고리 모양으로 구부러졌는데, 아마도 단단한 각질층으로 덮여있었던 것으로 보인다. 또한 현생조류와 마찬가지로, 위턱과 아래턱을 모두 움직일 수 있었다. 뷸러와 동료들은 이상의 연구결과를 정리하여 이번 주 《Nature》에 기고했다(참고 1).

"부리는 생각보다 일찍, 아마도 날개와 같은 시기에 등장했던 것으로 보인다. 새들은 기민한 턱을 이용하여 깃털을 고르고, 물체를 핀셋처럼 움켜쥘 수 있다. 그와 동시에 이크티오르니스는 강력한 턱 근육을 보유하고 있었다"라고 뷸러는 말했다.

그러나 이크티오르니스는 현생조류보다는 벨로키랍토르와 더 비슷했다. "공룡과 새의 모자이크 형태는 진화적으로 변신하고 있는 새의 모습을 잘 보여준다. 이는 진화가 선형경로를 밟는 경우는 극히 드물다는 점을 일깨워준다"라고 오하이오 대학교의 패트릭 오코너(고생물학)는 말했다.

※ 참고문헌
1. https://www.nature.com/articles/s41586-018-0053-y

※ 출처: Science www.sciencemag.org/news/2018/05/fossils-reveal-how-ancient-birds-got-their-beaks