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"포유류의 귀, 턱 움직임 때문에 진화했다"

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"포유류의 귀, 턱 움직임 때문에 진화했다"

2019.11.28 03:00
중국 연구팀이 중생대 백악기에 살았던 다구치목 포유류 제홀바타르 키엘라나이(왼쪽 쥐처럼 생긴 동물) 화석을 연구해 포유류 귀 진화 과정에 대한 새로운 학설을 내놨다. 먹이를 먹는 턱뼈의 동작에서 중이를 구성하는 귓속뼈가 만들어진다는 주장이다. 중국과학원 제공
중국 연구팀이 중생대 백악기에 살았던 다구치목 포유류 제홀바타르 키엘라나이(왼쪽 쥐처럼 생긴 동물) 화석을 연구해 포유류 귀 진화 과정에 대한 새로운 학설을 내놨다. 먹이를 먹는 턱뼈의 동작에서 중이를 구성하는 귓속뼈가 만들어진다는 주장이다. 중국과학원 제공

포유류의 귀는 최소 3개의 작은 뼈로 구성된 독특한 구조를 갖고 있다. 이런 뼈 구조를 진화시킨 과정과 동기가 밝혀지지 않았는데, 최근 중국 연구팀이 화석 연구를 통해 ‘먹이’를 먹는 방법을 개선하는 과정에서 세 뼈로 구성된 독특한 귀 구조가 탄생했을 가능성이 있다고 주장했다.


왕유앤칭 중국과학원 고척추동물 및 고인류연구소 교수팀은 중국 랴오닝성의 1억 2000만 년 전 중생대 백악기 지층에서 다구치목(쥐와 비슷한 멸종 포유류군)에 속하는 신종 화석 포유류 ‘제홀바타르 키엘라나이’를 발굴하고, 이를 바탕으로 귀의 진화 과정을 일부 밝혀 국제학술지 ‘네이처’ 27일자에 발표했다. 


제홀바타르 키엘라나이는 몸무게 약 50g 정도인, 실험용 생쥐 두 배 무게의 작은 포유류다. 발굴된 화석에서는 중이(가운데귀, middle ear)가 포함돼 있었는데, 형태가 거의 완벽하게 보존돼 있었다. 중이는 ‘귓속뼈’ 또는 ‘이소골’, ‘청소골’이라고 불리는 뼈로 이뤄져 있으며, 포유류의 경우 망치뼈와 모루뼈, 등자뼈라는 세 개의 작은 뼈로 구성돼 있다. 이들은 파충류 때 각각 위아래 턱뼈를 구성하는 뼈였지만, 진화 과정에서 점차 역할이 바뀌어 귀를 구성하는 뼈로 변했다. 사람의 경우 귀의 위치가 두 턱뼈가 만나는 곳 부근에 있는데 바로 이런 이유 때문이다. 하지만 중이가 왜, 어떤 과정을 통해 진화했는지 밝혀지지 않았다.


연구팀은 망치뼈와 모루뼈의 결합 형태에 주목했다. 이 두 뼈는 포유류마다 모양이 달랐다. 사람처럼 두 뼈가 서로 맞물려 결합해 있는 형태가 있는가 하면, 모루뼈 위에 망치뼈가 얹혀 있는 형태를 띠고 있는 경우도 있었다. 연구 결과 제홀바타르의 중이는 두 뼈가 분리돼 있으며, 모루뼈 위에 망치뼈가 얹혀 있는 형태를 띠고 있는 것으로 나타났다. 


연구팀은 뼈의 3차원 구조를 재구성해 움직임을 분석했다. 그 결과 이 동물이 생전에 먹이를 먹는 동작이 이런 독특한 중이의 진화를 이끌었을 가능성이 있다고 결론 내렸다. 다구치목은 먹이를 먹을 때 아래 턱을 수평 방향으로 뒤로 당기면서 끊고 짓이겨 먹는데, 이 동작의 효율성을 높이는 과정에서 모루뼈와 망치뼈가 서로 분리된 채 한쪽이 다른 쪽 위에 얹혀 있는 형태로 진화했다는 것이다. 이런 씹는 습관은 고양이와 같은 식육목이 먹이를 위아래로 씹어 끊어 먹거나, 소가 앞뒤좌우로 턱을 수평으로 돌리며 짓이겨 먹는 것과 다르다. 제홀바타르는 벌레와 절지동물, 식물 등을 이런 방식으로 끊거나 씹어 먹는다.


연구팀은 “청각 기관의 진화는 섭식 기관의 기능적 요구에 의해 촉발됐다”고 말했다.

 

다양한 포유류의 귓속뼈 형태를 비교했다. 보라색 작은 조각이 등자뼈, 파란색 계통이 모루뼈(여러 뼈가 융합된 경우도 있고 분리돼 있는 경우도 있다), 녹색이 망치뼈다. 최소 세 뼈가 귓속뼈와 중이를 구성하는 게 포유류의 특징이다. 네이처 제공
다양한 포유류의 귓속뼈 형태를 비교했다. 보라색 작은 조각이 등자뼈, 파란색 계통이 모루뼈(여러 뼈가 융합된 경우도 있고 분리돼 있는 경우도 있다), 녹색이 망치뼈다. 최소 세 뼈가 귓속뼈와 중이를 구성하는 게 포유류의 특징이다. 네이처 제공

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