3억년 된 미라 파충류 화석이 우리 호흡 방식의 진화적 기원을 밝혀내다

죽은 자세의 캡토리누스Captorhinus 상상도 (마이클 데브라가)

 
놀랍도록 잘 보존된 이 화석은 갈비뼈 사이 근육을 이용해 가슴으로 공기를 들이마시고 내쉴 수 있던 가장 오래된 육상 척추동물의 증거를 제공했다. 이는 현대 포유류, 파충류, 조류가 사용하는 것과 같은 호흡 방식이다.

(사라 하셰미 - 데일리 코런스턴트, 2026년 4월 13일 오후 4시 6분)

숨을 깊이 들이마시면 가슴이 올라가고, 내쉬면 가슴이 내려간다.
이러한 호흡 방식은 평범해 보이지만 포유류, 파충류, 조류를 포함한 많은 현대 생물이 공유하는 방식이며, 그 역사는 아주 오래되었다.

이제 연구진은 양막류amniotes라고 일컫는 광범위한 육상 척추동물 그룹이 사용하는 이러한 호흡 방식의 가장 오래된 사례를 발견했다.

4월 8일 네이처Nature에 발표된 연구에서, 한 연구팀은 약 2억 8600만 년에서 2억 8900만 년 전으로 추정되는 멸종된 파충류, 캡토리누스 아구티(Captorhinus aguti)의 놀랍도록 잘 보존된 화석을 발견했다.
 

왼쪽 측면에서 본 전신 골격도를 나타낸 그림으로, 연골 구성 요소는 본 연구에서 처음으로 기술된 것으로 노란색으로 표시했다. 출처: Nature (2026). DOI: 10.1038/s41586-026-10307-y

 
이번 발견은 이전에 알려지지 않은 구조를 보여주며, 초기 육상 생활에 대한 적응 과정을 엿보게 한다.

캐나다 토론토 대학교에서 연구를 진행한 척추동물 고생물학자이자 이번 연구 공동 저자인 에단 무니Ethan Mooney는 “미라화한 캡토리누스는 세계에서 가장 중요한 초기 양막류 화석 중 하나”라고 말하며, “이 화석은 초기 파충류의 외형, 생활 방식, 그리고 진화에 대한 전례 없는 통찰력을 제공하며, 양막류 진화의 중요한 시기에 대한 우리의 이해를 획기적으로 넓혀준다”고 덧붙였다.

흥미로운 사실: 기록 경신
연구진은 또한 잘 보존된 화석에서 단백질 조각들을 추출했는데, 이는 육상 척추동물에서 발견된 단백질 잔해 중 가장 오래된 것으로 알려졌다.

약 3억 년 전, 파충류는 수생 생활에서 육상 생활로 완전히 전환했다.

물을 좋아한 그들의 조상, 그리고 오늘날 많은 양서류는 다공성 피부porous skin를 통해 호흡하고 입이나 목을 이용해 턱을 올리고 내리는 등의 동작으로 폐에 공기를 불어넣었다.

하지만 이러한 호흡 방식은 양막류의 활동적인 생활 방식에는 적합하지 않았다.

갈비뼈 사이 근육을 이용해 풀무처럼 공기를 펌핑하는 새로운 호흡법을 진화시킨 것이 결정적인 전환점이 되었다.

이 호흡계 기원을 조사하기 위해 무니와 그의 동료들은 오클라호마 주 리처드스퍼Richards Spur 근처 동굴에서 발견된 세 개 표본을 연구했다.

리처드스퍼는 파충류가 육상으로 전환한 직후에 시작된 페름기 화석이 많이 산출되는 곳으로 유명하다.

퇴적물에 함유된 미네랄이 풍부한 물과 원유crude oil 덕분에 캡토리누스 뼈뿐만 아니라 일반적으로 쉽게 부패하는 연조직인 피부와 연골까지 보존될 수 있었다.

연구팀은 원자 내 중성 입자인 중성자 빔으로 물체를 스캔하는 특수 영상 기술을 사용해 암석에 보존된 연약한 화석을 관찰하고 과거 파충류의 신체 부위를 3D로 재현했다.

현재 하버드 대학교에 재직 중인 무니는 별도 성명에서 "뼈를 감싼 매우 얇고 질감 있는 구조물들을 보기 시작했다"고 말했다.

“놀랍게도, 이 동물 몸통에는 멋진 피부 덮개가 있었습니다. 비늘로 덮인 피부는 아코디언처럼 접히는 놀라운 질감을 지녔고, 동심원 모양 띠들이 몸통에서 목까지 몸 전체를 덮고 있었습니다.”
 

a) 암석에 묻힌 표본 사진; b) 흉골과 흉골늑골을 포함한 골격과 연골을 보여주는 nCT 디지털 렌더링 이미지; c) 캡토르히누스 아구티(Captorhinus aguti) 모식도. 화살표는 머리가 있었을 것으로 추정되는 위치를 가리킨다. 출처: Nature (2026). DOI: 10.1038/s41586-026-10307-y

 
캡토리누스 표본 두 점은 연구자들이 고대 생물 골격을 재구성하고 호흡 체계를 파악하는 데 도움이 되었다.

이 표본들을 통해 동물 흉곽과 척추, 그리고 어깨가 어떻게 연결되었는지 밝혀냈고, 이를 바탕으로 초기 양막류의 가슴과 목 구조를 복원할 수 있었다.

토론토 대학교 척추동물 고생물학자이자 연구 공동 저자인 로버트 라이츠Robert Reisz는 글로브 앤 메일의 이반 세메니욱과의 인터뷰에서 “흉곽이 근육에 의해 움직이고 작동하게 되면 흡기가 가능해진다”고 말하며, “이는 정말 중요한 단계”라고 덧붙였다.

더 강력한 호흡법을 진화시킨 것은 양막류의 다양화, 특히 머리 모양 변화에 기여했을 가능성이 크다.

"실제로 다양한 형태의 두개골을 실험해 볼 수 있었고, 그것이 공룡과 현존하는 파충류, 포유류의 진화로 이어졌다"고 라이츠는 해당 매체에 말했다.

이번 연구에 참여하지 않은 브라운 대학교 생물학자 엘리자베스 브레이너드Elizabeth Brainerd는 사이언스 뉴스(Science News)의 캐롤린 그램링에게 이 화석들이 흥미로운 이유는 여러 조각을 맞춰보면 오늘날의 파충류와 유사한 유연한 호흡 기관 전체 모습을 알 수 있기 때문이라고 말했다.

브레이너드는 "현대 도마뱀은 흉곽과 어깨뼈가 함께 작용해 호흡한다는 사실을 안다"며, "이 화석은 고대 파충류에서도 같은 호흡 메커니즘이 가능했음을 보여준다"고 덧붙였다.