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[화보+]가장 오래된 정자

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[화보+]가장 오래된 정자

2020.09.17 14:17
1억 년 전 갑각류의 정자 발견
1억 년 전 살았던 작은 갑각류 암컷의 몸 속에서 나온 정자의 모습이다. 영국왕립학회보 B 제공
1억 년 전 살았던 작은 갑각류 암컷의 몸 속에서 나온 정자의 모습이다. 영국왕립학회보 B 제공

미얀마에서 발굴된 호박 화석에서 1억 년 전에 살았던 작은 갑각류의 정자가 발견됐다. 지금까지 발견된 가장 오래된 동물의 정자다.

 

왕보 중국 난징지질고생물학연구소 교수와 왕희 교수, 레나테 마츠케-카라츠 독일 루트비히막시밀리언 뮌헨대 지구및환경과학부 교수 등 국제공동연구팀은 패충류가 1억 년 전 남긴 정자를 호박 화석 속에서 발견했다고 이달 16일 국제학술지 ‘영국왕립학회보 B’에 발표했다.

 

이번에 발견된 갑각류는 ‘미얀마르시프리스 후이’라는 학명으로 패충류의 일종이다. 패충류는 몸길이는 0.5mm 정도에 불과하고 몸 좌우에 1장씩 두 장의 껍데기를 달고 있다. 물벼룩이 조개껍데기를 단 모양을 연상시킨다. 지구에 약 5억 년 전 처음 나타난 것으로 추정된다. 현재도 약 8000여 종이 바다와 호수, 강 등 곳곳에 서식하고 있다.

 

호박 화석 속에서 발견된 패충류들의 모습이다. 몸의 형태가 그대로 남아 있을 정도로 보존 상태가 좋다. 영국왕립학회보 B 제공
호박 화석 속에서 발견된 패충류들의 모습이다. 몸의 형태가 그대로 남아 있을 정도로 보존 상태가 좋다. 영국왕립학회보 B 제공

호박 속에서는 수컷과 암컷, 새끼 등 총 39마리의 패충류가 발견됐다. 연구팀은 X선 현미경을 이용해 호박 속 패충류를 3차원(3D) 컴퓨터 그래픽으로 재구성해 다양한 장기의 모습을 관찰했다. 그중 암컷이 짝짓기 후 수컷에게서 받은 정자를 보관하는 주머니에서 1억 년 전 정자가 발견된 것이다. 왕희 교수는 “이 암컷은 수지에 갇히기 직전 짝짓기를 했음이 틀림없다”고 말했다.

 

지금까지 발견된 정자 중 가장 오래된 것은 남극에서 발견된 지렁이의 정자로 약 5000만 년 전 정자다. 지렁이와 거머리는 난자와 정자를 고치 형태로 방출하기 때문에 화석으로 남기 유리하다. 패충류에서는 1700만 년 전 정자가 발견된 것이 최대였는데 이번 발견으로 기록이 깨졌다.

 

현생 패충류인 ′사이클로시프리스 세레나′의 정자 모습이다. 패충류는 자신 몸길이와 비슷한 길이의 정자를 만든다. 레나테 마츠케-카라츠 교수 제공
현생 패충류인 '사이클로시프리스 세레나'의 정자 모습이다. 패충류는 자신 몸길이와 비슷한 길이의 정자를 만든다. 레나테 마츠케-카라츠 교수 제공

패충류의 정자는 수컷의 몸길이와 비슷한 정도로 나타났다. 이는 패충류가 택한 번식 전략과 연관이 있다. 인간을 비롯한 대부분의 동물은 작은 정자를 엄청난 양으로 만들어 방출하는 방법을 택한다. 수를 늘려 성공률을 높이는 전략이다. 하지만 초파리나 패충류는 자신의 몸보다 길 정도로 큰 대형 정자를 만든다. 이럴 경우 정자의 크기가 클수록 수정 확률이 높아진다.

 

화석에서는 이외에도 현재 패충류가 이용하는 생식기 형태가 그대로 확인됐다. 이는 1억 년 전에도 패충류가 현재와 비슷한 방식으로 짝짓기를 했다는 의미라고 연구팀은 해석했다. 수컷 패충류에서는 대형 정자를 밀어 올리는 근육 펌프와 성기 한 쌍이 발견됐다. 암컷은 수컷이 주머니에 정자를 보관했다 난자가 나오면 저장했던 정자를 결합하는 방식으로 번식한다.

 

대형 정자를 이용한 번식은 몸에 비해 상대적으로 큰 생식 기관을 가져야 해 종의 생존에 유리한 방식은 아니라고 여겨진다. 하지만 연구팀은 이번 발견이 진화론적 관점에서 대형 정자 또한 종을 보존하기 위해 실행 가능한 전략임을 보여주는 것이라고 해석했다. 마츠케-카라츠 교수는 “이 방식이 종을 장기간 유지하고 생존할 수 있는 전략임이 확인된 것”이라고 말했다.

 

화석에서 발견된 패충류를 바탕으로 당시 패충류의 짝짓기 장면을 그린 상상도다. 양딩후아 제공
화석에서 발견된 패충류를 바탕으로 당시 패충류의 짝짓기 장면을 그린 상상도다. 양딩후아 제공

 

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