치아 법랑질에서 뽑아낸 400만 년 인류의 진화

by 젤랄렘 베다소Zelalem Bedaso, 더 컨버세이션The Conversation

출처: CC0 퍼블릭 도메인

 
치아는 마치 작은 생물학적 타임캡슐과 같다. 치아는 주인이 죽고 풍경이 변한 지 오랜 시간이 지난 후에도 고대 식단과 환경에 대한 이야기를 들려준다.

뼈가 부서진 후에도 치아 법랑질enamel은 단단하고 변하지 않은 상태로 남아 있다.

수백만 년 동안 퇴적물과 암석 아래 묻혀 있다가 침식이나 발굴로 다시 발견된 화석화한 치아에서도 마찬가지다.

치아 법랑질은 동물이 어릴 때 형성되며, 그 동물의 남은 생애 동안 화학적으로 안정적인 상태를 유지한다. 동물이 어렸을 때 먹은 음식과 마신 물은 법랑질에 화학적 흔적을 남긴다.

따라서 과학자들은 화석화한 치아의 법랑질에 숨은 흔적을 통해 멸종된 숲, 확장한 사바나 초원, 변화하는 기후, 그리고 진화하는 동물 군집 모습을 발견한다.

지난 30년 동안 나와 동료들은 인류의 요람이라 불리는 동아프리카 지구대East African Rift Valley, 에티오피아 아파르Afar 지역에서 발견된 화석 치아의 화학적 흔적을 분석했다.

이 연구는 수백만 년 전, 초기 인류 조상이 진화한 시기에 그곳에 산 동물들이 무엇을 먹었는지, 그리고 그들을 둘러싼 세상은 어떤 모습이었는지를 밝히는 데 목적이 있다.

고대 식단에서 얻은 이러한 단서들은 당시 존재한 숲, 습지, 초원을 포함한 전체 생태계 모습을 재구성하는 데 도움을 준다.

이는 생물이 먹는 것이 곧 생물이라는 사실을 다시금 일깨워주는 사례다.

화석 치아에 남은 고대 식단의 흔적

고대 동물들이 어떤 식물을 먹었는지 알아내기 위해, 우리연구팀은 화석화한 치아에서 소량의 에나멜 가루를 채취한다.

그런 다음 실험실에서 특수 장비를 사용하여 에나멜에 보존된 화학적 신호를 분석한다.

나무와 풀은 광합성을 통해 햇빛을 에너지로 바꾸는 방식이 각기 다르다.

이러한 방식은 식물 조직에 고유한 화학적 패턴을 남기고, 이 패턴은 해당 식물을 먹는 동물의 치아에 축적된다.

치아 에나멜의 화학적 패턴을 분석함으로써 동물들이 주로 나무와 관목을 먹었는지, 아니면 풀을 먹었는지 알 수 있으며, 이를 통해 고대 풍경을 덮은 식생에 대한 통찰력을 얻을 수 있다.

또한, 서로 다른 지층에서 화석 치아를 수집해 시간이 지남에 따라 환경이 어떻게 변화했는지 파악할 수 있다.

각 지층은 과거 서로 다른 시기에 형성되었기 때문에, 깊은 지층에서 발견된 치아는 일반적으로 지표면에 가까운 곳에서 발견된 치아보다 오래됐다.

이러한 지층에서 발견된 화석의 치아 에나멜을 분석하면 치아에 보존된 화학적 신호를 비교하여 동물의 식단과 당시 풍경에 자란 식물이 시간이 지남에 따라 어떻게 변화했는지 알 수 있다.

이러한 지식을 다양한 유형의 화석 데이터와 결합하면 식생, 기후 및 생태계의 장기적인 변화를 추적할 수 있다.

홍해 근처 아파르 지역에서는 세 개 지각판tectonic plates이 서로 멀어지고 있다. 사진 제공: Val Rim/Wikimedia Commons, CC BY-SA

 
지난 400만 년의 변화 풍경

400만 년 전 아파르 지역은 오늘날 우리가 볼 수 있는 건조한 풍경과는 매우 달랐다.

치아 에나멜을 비롯한 화석들은 이 지역이 다양한 환경을 품고 있었음을 보여준다.

숲이 우거진 지역에는 강이 흘렀고, 호수는 곳곳에 흩어져 있었으며, 초원은 분지 전체에 펼쳐져 있었다.

영양, 기린, 돼지, 말, 하마, 코끼리 등 다양한 동물의 화석화한 이빨은 이들의 식성이 매우 다양했음을 보여준다.

어떤 동물들은 나뭇잎과 관목을 뜯어 먹었고, 어떤 동물들은 탁 트인 서식지에서 풀을 뜯어 먹었다.

치아에 남아 있는 화학적 신호는 당시 초원이 확장하고 있었지만 숲 또한 여전히 중요한 역할을 했음을 시사한다.

이는 동물들이 이 환경을 이동하며 주변 먹이에 적응했음을 보여준다.

약 200만 년에서 300만 년 전, 환경은 탁 트인 초원으로 더욱 급격하게 변화했다.

동아프리카 지구대(East African Rift Valley)는 세 개 지각판tectonic plates이 서서히 벌어지면서 형성된 지형이다.

이러한 지각 활동은 시간이 흐르면서 지형을 변화시키고, 지역 기후와 배수 체계를 바꾸어 놓았다.

약 200만 년에서 300만 년 전에는 이러한 지각 활동으로 삼림이 우거진 서식지가 초원과 탁 트인 사바나가 혼합된 환경으로 바뀌었다.

풀을 먹고 사는 동물들은 번성했고, 환경에 적응하지 못한 동물들은 개체 수가 감소했다.

예를 들어, 말과 일부 영양류는 질기고 거친 식물을 갈아먹을 수 있는 이빨을 발달시켰다.

이러한 적응은 이빨의 에나멜에 기록되어 있다.

다양한 환경 속에서 살아간 초기 인류

아파르 지역에서 발견된 유명한 "루시Lucy"와 같은 초기 인류 조상들은 이러한 역동적인 환경 속에서 살았다.

약 290만 년에서 380만 년 전 사이에 동아프리카에 산 초기 인류인 오스트랄로피테쿠스 아프라엔시스Australopithecus afraensis의 화석 이빨은 초기 인류 친척들이 풀에 크게 의존하지 않았음을 보여준다.

대신, 치아 법랑질의 화학적 신호는 과일, 잎, 뿌리 등 당시 구할 수 있는 것에 따라 다양한 음식을 섭취하는 혼합 식단과 유연한 식성을 나타낸다.
 
https://youtu.be/V3U5KkOYRkA?si=bO2W0rWNn7nBXtk2

'루시'의 발견과 뼈가 과학자들에게 알려준 그녀의 삶에 대한 이야기. BBC Earth.

 
삼림지와 탁 트인 사바나가 혼합된 환경에서 이러한 적응력은 생존의 핵심이었을 것이다.

이러한 환경 변화 시기는 초기 인류의 여러 중요한 진화적 발전과 형태학적 변화와 일치한다.

초기 인류 조상은 직립 보행을 시작했고, 뇌 크기도 점차 증가하여 더욱 복잡한 행동과 문제 해결 능력을 갖추게 되었다.

이 시기에 초기 인류는 석기를 만들고 사용하기 시작했는데, 이는 기술 혁신의 중요한 발걸음이었고 변화하는 환경에 적응하는 데 도움이 되었다.

식단이 운명을 결정짓다

지난 400만 년 동안 동아프리카 지구대에서 나타난 식단 변화는 치아 법랑질을 통해 기록되었으며, 이는 인류 조상이 산 환경과 그 환경이 어떻게 변화했는지를 재구성하는 데 중요한 단서를 제공한다.

또한, 환경 변화에 따라 식단을 조정한 종들이 생존 가능성이 가장 높았다는 사실도 밝혀졌다.

이 지속적인 연구는 환경 변화가 지구상의 생명체, 특히 인류의 역사에 어떤 영향을 미쳤는지에 대한 심오한 질문들을 탐구하는 데 도움을 준다.

그리고 이는 인류의 과거를 밝혀내는 데 중요한 역할을 한다.

Provided by The Conversation 

 

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고고혁명의 진원지는 이빨이다.

다른 인골 다 없어져도 어금니만큼은 남는다. 저 법랑질 때문이다. 

치과 치료 생각해 보라! 불꽃이 튄다. 법랑질 때문이다. 

이 이빨은 인류사 소우주다.

하지만 한국고고학은 쏵 다 갖다버렸다.

지금 이 순간에도 그러고 있다.

어금니 수거하라는 명령 하나 내려보내지 아니하는 국가유산청이다.