특이하게 진화한 곰 이빨

by 카티아 헨셀Katja Henßel, 바이에른 자연사 컬렉션Bavarian Natural History Collections
 

교합면에서 본 우르수스 아크토스Ursus arctos 하악골. 각각 근심에서 원심 방향으로 소구치 p1과 p4, 그리고 어금니 m1에서 m3까지를 보여준다. 출처: Boreas (2025). DOI: 10.1111/bor.70044

현생 곰의 치아 발달은 대부분의 포유류에서 볼 수 있는 전형적인 패턴을 따르지 않는다.

그 이유는 수백만 년 전 곰 진화 역사에 있다. SNSB 동물학자들이 곰의 치열 차이를 유발하는 두 가지 진화 단계를 밝혀냈다.

연구진은 이 연구 결과를 Boreas 저널에 발표했다.

포유류 치아 발달 이해

포유류 치아는 약 2억 2천 5백만 년에 걸쳐 놀라운 다양성을 보인다. 포유류 치아 발달을 설명하는 한 가지 접근법은 소위 억제 연쇄 모델inhibitory cascade model (ICM)이다.

내치아모형(ICM)은 아래턱 어금니의 성장 패턴을 설명한다.

이 모델에 따르면, 다음 사항은 많은 포유류에 적용된다.

아래턱 앞쪽 어금니는 그 뒤에 있는 모든 치아의 성장에 영향을 미친다.

특정 분자는 동물의 치열에서 동일한 패턴에 따라 치아 성장을 억제하거나 활성화한다.

어떤 어금니가 작아지거나 커지는지는 첫 번째 어금니 크기에 따라 달라지며, 이는 동물의 먹이에 따라 달라진다.

육식 포유류의 경우 첫 번째 어금니가 세 번째 어금니보다 일반적으로 크다.

초식동물의 경우 그 반대다. 첫 번째 어금니는 작고 세 번째 어금니는 크다.

곰의 치열이 이러한 패턴을 어떻게 깨뜨리는가

현생 곰의 경우 치아 발달이 ICM 패턴을 따르지 않는다.

거의 모든 현생 곰은 먹이와 관계없이 두 번째 어금니가 모든 어금니 중 가장 크다.

SNSB 동물학자 PD 아네케 반 헤테렌Anneke van Heteren 박사와 그녀의 박사과정 학생 슈테파니 루프트Stefanie Luft는 이 현상의 기원을 조사했다.

초기 동굴곰인 우르수스 데닝게리Ursus deningeri는 모형을 기반으로 예상한 것보다 두 번째 어금니(가운데)보다 세 번째 어금니(오른쪽)가 더 컸다. (빈 자연사 박물관) 출처: Anneke H. van Heteren, SNSB

 
연구진은 곰의 진화 역사에서 단서를 찾고, 곰 역사에서 두 가지 단서를 발견했다.

이는 곰 종의 이빨 발달이 일반적인 패턴에서 언제, 어떤 종에서 벗어나는지 보여준다.

연구진은 화석 곰과 현생 곰의 턱뼈를 ICM 모델과 비교했다.

ICM 모델은 곰의 역사에서 훨씬 더 먼 과거까지 거슬러 올라간다.

조사된 가장 오래된 턱뼈는 마이오세 시대로, 최소 1,300만 년 전 것이다.

동물학자들은 약 360만 년 전에 치아 발달에 있어 최초의 근본적인 균열을 발견했다.

대부분의 현생 곰 공통 조상인 Ursus minimus에서는 두 번째 어금니가 불균형적으로 크게 자랐다.

두 번째 균열은 다소 후인 약 125만 년에서 70만 년 전에 고전적인 동굴 곰의 조상인 Ursus deningeri에서 발생했다.

이 종에서는 세 번째 어금니가 모델에서 예상한 것보다 크게 자랐다.

진화적 변화와 환경적 영향

"이 시기에 다양한 어금니의 성장을 억제하거나 활성화하는 화학 물질의 균형이 변화한 것으로 보입니다. 이러한 변화는 아마도 진화 과정에서 곰의 식습관 적응과 관련이 있을 것입니다." 바이에른 주립 자연사 박물관Bavarian State Collections of Natural History (SNSB) 포유류 컬렉션을 담당하는 아네케 반 헤테렌 박사는 말한다.

"육식동물에서 잡식동물 또는 초식동물로 진화하는 과정에서 곰은 변화된 먹이 스펙트럼에 적응했지만, ICM 패턴을 따르지는 않았습니다. 그들의 스펙트럼은 여전히 순수 육식동물에서 순수 초식동물까지 다양하며, 오늘날 대부분의 곰은 잡식동물입니다." 

연구진은 곰의 진화 역사에서 환경적 변화로 이빨 발달 모델에 두 번의 단절이 발생했다고 설명한다.

초기와 후기 플리오세 사이 첫 번째 단절은 아열대 우림에서 관목지와 대초원으로 서식지가 변화한 기후 변화와 관련이 있다.

두 번째 단절은 후기 플리오세와 중기 플리오세 사이에 발생했으며, 광활한 초원의 발달과 기후 냉각과 관련이 있다.


More information: Anneke H. van Heteren et al, Fossil bears break free from inhibitory cascade constraints at least twice (Ursus minimus and Ursus deningeri) caused by dietary adaptations, Boreas (2025). DOI: 10.1111/bor.70044 
Provided by The Bavarian Natural History Collections 
 
 
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같은 환경 변화를 겪었을 터인데, 그렇다면 저런 변화가 곰한테만 나타나지???