캘리포니아 대학교 로스앤젤레스University of California, Los Angeles (UCLA) 제공
비늘로 덮인 날카로운 이빨을 지닌 티라노사우루스 렉스Tyrannosaurus rex가 북미 대륙을 누비며 둥지를 짓고 다른 공룡들을 잡아먹는 모습을 상상할 때, 과학자들이 티라노사우루스 렉스에 대해 알고 있는 모든 정보를 6천만 년도 더 전에 남은 화석에서 얻었다는 사실을 잊기 쉽다.
알래스카에서 발견된 화석들은 이 선사시대 조류 조상이 이미 냉혈 파충류에서 온혈 조류로 진화하는 과정에 있었음을 시사했지만, 지금까지는 티라노사우루스 렉스 체온을 측정할 방법이 없었다.
UCLA 과학자들이 마침내 공룡 이빨에서 체온을 측정하는 방법을 완성했고, 그 결과 티라노사우루스 렉스 체온이 인간과 거의 비슷한 36°C(97°F)였다는 사실을 밝혀냈다.
로스앤젤레스 카운티 자연사 박물관 화석을 이용한 이번 연구 결과는 '폭군 도마뱀의 왕King of the Tyrant Lizards'이라 일컫는 티라노사우루스가 햇볕을 쬐며 느릿느릿 살아가는 공룡이 아니라, 다른 파충류에게는 치명적인 추운 기후에서도 살아남을 수 있던, 빠르게 움직이는 포식자 또는 청소부 동물이었음을 확인한다.
UCLA 연구진은 10년 전, 이 멸종된 동물 뼈를 이용해 온혈인지 냉혈인지를 측정하는 선사시대 온도계 방법을 개발했다.
하지만 티라노사우루스 렉스에 이 방법을 적용하려면 어떤 박물관도 제공할 수 없을 만큼 많은 뼈가 필요했다.
그러나 UCLA 연구팀은 지난 10년 동안 이 방법을 개선함으로써 고대 치아 검사에 필요한 재료 양을 약 90% 줄였다.
그 결과, 로스앤젤레스 자연사 박물관은 공룡 전시관에 있는 가장 완전한 티라노사우루스 골격인 토마스 티라노사우루스 렉스Thomas the T. rex 이빨 두 개 일부를 제공해 주기로 했다.
최근 몇 년 동안 과학자들은 티라노사우루스 렉스가 온혈 동물이었을 가능성을 시사하는 증거를 점점 더 많이 발견했지만, 9월 16일 사이언스 어드밴스(Science Advances)에 발표된 이번 연구는 과학자들이 티라노사우루스 렉스 체온을 실제로 측정한 최초 사례다.
UCLA 지질생물학자이자 이번 연구 공동 저자인 로버트 이글Robert Eagle은 "이전에는 누구도 이렇게 정확한 체온 측정을 할 수 없었다"고 말했다.
"우리는 티라노사우루스 렉스 체온이 36°C(97°F)로, 인간과 거의 같다는 것을 발견했습니다. 이 체온은 제가 예상한 것과 비슷합니다. 파충류나 나무늘보처럼 느린 포유류보다는 높지만, 조류보다는 낮습니다."
비늘로 덮이고 알을 낳는 파충류이긴 하지만, 티라노사우루스 렉스 36°C 체온은 털이 있는 온혈 포유류와 비슷한 수준이다.
현대 냉혈 파충류는 약 28~30°C(82~86°F) 체온을 유지하는 반면, 티라노사우루스 렉스의 진화적 후손인 대부분의 조류는 40~43°C(104~109°F)로 훨씬 더 높은 체온을 유지한다고 이글은 말했다.
체온 측정 방법
이글 박사는 티라노사우루스 렉스 체온을 측정하는 핵심은 화학 결합에 있다고 설명했다.
치아 에나멜 내부에는 희귀한 탄소와 산소 동위원소가 결합되어 있다.
이러한 동위원소 결합 수는 온도가 낮을수록 증가하고 온도가 높을수록 감소한다.
온혈 동물은 냉혈 동물보다 치아에 이러한 화학 결합이 더 적다.
이글 박사는 "이것이 동위원소를 온도계로 사용하는 기본 원리"라고 말했다.
"이론적으로는 골격 어느 부위든 측정할 수 있지만, 우리 몸의 뼈는 끊임없이 재형성되고 용해되고 교체됩니다. 치아 에나멜은 매우 견고한 결정 구조를 지니는 까닭에 오랜 세월 동안 환경의 화학적 변화에 가장 잘 견디는 골격 부위입니다."
이글과 주저자인 랜디 플로레스Randy Flores는 치과용 드릴을 사용해 화석에서 에나멜을 제거하고, 그 결과 생성된 분말을 인산에 녹여 동위원소 결합을 포함하는 이산화탄소 기체를 방출시켰다.
이글은 질량 분석기로 이 기체를 측정하여 동위원소 비율을 알아냈다고 설명했다.
기체에 압력을 가함으로써 더 밀도가 높은 이산화탄소 제트를 생성하여 적은 양의 물질로 질량 분석기에 충분한 양의 샘플을 얻을 수 있었다.
체온이 알려주는 것
이글 교수는 체온 조절이 가능한 티라노사우루스 렉스가 활발한 동물이었으며, 빠른 신진대사를 위해 먹이를 쫓거나 scavenging(죽은 동물을 사냥하는 행위)을 했다는 이론을 뒷받침한다고 말했다.
또한, 이는 현대의 매우 따뜻한 피를 지닌 새 조상인 티라노사우루스 렉스가 냉혈 공룡과 얼마나 많이 분화했는지를 보여주는 중요한 단서가 된다.
런던대학교 고생물학자이자 이번 연구 공동 저자인 알레산드로 치아렌자Alessandro Chiarenza는 따뜻한 체온을 지닌 티라노사우루스 렉스가 냉혈 동물이 생존하기 어려웠을 더 서늘한 지역에서도 살아남을 수 있었다고 말했다.
이 온혈 파충류는 지구 역사상 가장 따뜻한 시기 중 하나인 백악기의 온실 효과hothouse conditions와 같은 환경에 수백만 년에 걸쳐 적응했을 것이며, 당시 기온은 오늘날보다 약 11~25°F(섭씨 약 6~13도) 더 높았다.
하지만 백악기 시대 찌는 듯한 더위 속에서도 알래스카 겨울은 냉혈 공룡이 살아남기에는 너무 추웠을 것이라고 치아렌자는 말했다.
실제로 고생물학자들은 백악기 알래스카에서 도마뱀, 거북, 악어 또는 다른 파충류 화석은 발견하지 못했지만, 티라노사우루스 화석은 발굴했다.
"이제 우리는 이 지질학적 온도계를 이용한 실증적인 증거를 갖게 되었습니다."
치아렌자는 말한다.
"과거의 고기후 모델을 사용해 티라노사우루스가 섭씨 36도(화씨 97도) 체온으로 생존할 수 있었던 지역을 기준으로, 6600만 년 전 북미 대륙이 멕시코에서 알래스카까지 뻗어 있었다는 것을 재구성할 수 있었습니다."
화석을 분석하기에 적절한 시기였던 이유
자연사박물관은 이글 연구소 및 UCLA와 수년간 협력한 끝에, 전시되지 않은 티라노사우루스 렉스 토마스 이빨 일부를 제공할 수 있을 만큼 기술이 발전했다고 판단했다고 박물관 공룡 연구소 큐레이터이자 자연사박물관 연구 및 소장품 책임자인 루이스 치아페Luis Chiappe가 밝혔다.
"저희는 파괴 분석에 사용할 화석을 요청받는 일이 끊이지 않습니다."
"박물관에는 대체 불가능한 수천만 점 광물, 동물, 화석 표본이 소장되어 있습니다. 표본 손상과 자연 세계에 대한 지식 습득 사이에서 균형을 맞춰야 합니다. 티라노사우루스 렉스 체온을 알아내기 위해 이빨 두 개 작은 부분을 희생하는 것은 분명히 감수할 만한 가치가 있습니다."
티라노사우루스 렉스 토마스 뼈는 몬태나주 헬 크릭Hell Creek 발굴지에서 나왔는데, 이곳은 연구팀이 측정한 고대 악어 화석이 발견된 곳과 같은 장소다.
연구팀은 악어의 체온 30°C(86°F)와 티라노사우루스 렉스의 체온 36°C(97°F)를 비교 분석하여, 지질학적 변화로 화석의 분자 구성이 바뀌어 두 종 체온이 비슷하게 측정된 것이 아니라는 사실을 밝혀냈다고 이글은 말했다.
Publication details
Science Advances (2026). DOI: 10.1126/sciadv.aeb7653
Journal information: Science Advances
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