[고생물] 짝짓기하면서 당한 부상 부위로 공룡 성별을 판단한다?

치유된 골절 흔적이 있는 하드로사우루스hadrosaur 척추뼈는 외부 충격이 가해졌음을 시사한다. (사진: Filippo Bertozzo/iScience)

(2025년 11월 5일 업데이트) 고생물학자들은 오랫동안 화석을 통해 수컷과 암컷 공룡을 구분하는 방법을 연구했다.

하지만 새로운 연구는 어떤 종의 공룡 성별을 판별에 한 걸음 더 다가서게 해 줄 수 있다.

오리주둥이 공룡duck-billed dinosaurs으로도 알려진 하드로사우루스Hadrosaurs는 백악기 후기(1억 50만 년 전~6천 6백만 년 전)에 흔하게 살았으며, 이 초식 공룡 뼈는 여러 대륙에서 발견되었다.

일부 하드로사우루스 화석에서는 외상성 골절traumatic bone injuries이 치유된 흔적이 발견되었는데, 모두 꼬리 밑동 아래쪽 척추뼈vertebrae past the base of the tail의 같은 부위에 나타났다.

화석 기록에서 공룡의 생식 기관을 보여주는 연조직은 발견되지 않았으며, 화석에서 관찰되는 차이점은 성별보다는 종이나 나이 때문인 것으로 여겨지는 경우가 많다.

또한, 화석화한 알을  품은 공룡 화석은 찾기가 매우 어려웠다. [알을 품었다면 당연히 암컷이다.]

화요일 iScience 저널에 발표된 새로운 연구 저자들은 이러한 상처가 짝짓기 중에 발생했을 가능성이 있으며, 이를 통해 암컷 하드로사우루스 화석을 식별할 수 있을 것이라고 주장한다.

벨기에 왕립 자연과학 연구소 지구 및 생명사 연구실Royal Belgian Institute of Natural Sciences’ Operational Directorate Earth and History of Life
연구 책임자인 필리포 베르토초Filippo Bertozzo 박사는 "이번 발견은 수컷과 암컷 공룡의 차이점에 대한 다른 질문들에 답을 찾을 수 있게 해 줄 것이므로 획기적인 전환점이 될 것"이라고 말했다.

화석에서 발견된 패턴

캐나다 고생물학자 대런 H. 탱크Darren H. Tanke는 1980년대 앨버타 주 공룡 공원Alberta’s Dinosaur Provincial Park에서 발견한 하드로사우루스 척추뼈에서 이러한 상처를 처음 발견했다.

탄케의 초기 가설은 수컷 하드로사우루스가 짝짓기 과정에서 암컷 위에 올라타는 과정에서 생긴 상처라는 것이었지만, 그의 주장은 주로 캐나다에서 발견된 화석에 근거한 것이었다.

베르토조는 2019년 러시아 연구 여행 중 하드로사우루스 종인 올로로티탄 아르하렌시스(Olorotitan arharensis) 화석을 연구하다가 같은 상처를 발견했다.

그는 퀸즈대학교 벨파스트Queen’s University Belfast에서 오리주둥이 공룡의 질병에 대한 박사 학위 연구를 하고 있었다.

베르토조는 탄케에게 새로운 연구에 함께 참여해 줄 것을 제안했다.

베르토조는 "행동적 주장을 뒷받침하려면 화석화, 보존, 수집 과정에서 발생할 수 있는 편향을 상쇄할 수 있는 방대한 데이터 세트가 필요하다"고 말한다.

"게다가 당시에는 공룡 생체역학 시뮬레이션이 지금처럼 발달하지 않아서 탄케는 자신의 가설을 검증할 수 없었습니다."

연구진과 공동 연구자들은 북미, 유럽, 러시아 박물관에 소장된 다양한 하드로사우루스 종의 꼬리 척추뼈 약 500개를 분석했다.

연구진은 여러 표본에서 꼬리 중간 부분에 발견된 손상과 변형이 놀라울 정도로 유사하다는 점을 발견했다.

베르토초는 "꼬리 밑부분, 천골sacrum과 꼬리 중간 지점 사이에서 신경돌기neural spines(척추뼈 위에 있는 길쭉한 막대 모양의 돌기, 인체 해부학에서 '극돌기spinous process'라고 부르는 부분) 끝부분이 부러져 있었는데, 때로는 척추의 몸통을 따라 부러지기도 했다"고 말했다.

그는 또한 "끝부분이 기울어지거나, 부어오르거나, 비스듬하거나, 심지어 없어진 경우도 있었다. 즉, 손상으로 인해 끝부분이 부러져 몸에 흡수된 것이다"고 덧붙였다.

베르토초는 각 표본에서 여러 척추뼈에 걸쳐 손상이 관찰되었는데, 이는 손상이 꼬리의 주요 라인을 따라 퍼져 있었음을 시사한다고 말했다.

연구진은 이러한 손상이 공룡의 일상생활에서 발생했을 수 있는 다른 활동, 예를 들어 서로의 꼬리를 밟거나, 움직이는 동안 근육에 무리가 가거나, 싸우거나, 사냥당하거나, 먹이를 먹거나, 걷는 등의 상황에서 발생했을 가능성을 알아보기 위해 여러 가지 시뮬레이션을 수행했다.

하지만 연구에 따르면, 어떤 시나리오도 화석에서 발견된 것과 같은 손상을 일관되게 설명할 수는 없다고 한다.

에드몬토사우루스Edmontosaurus라는 하드로사우루스hadrosaur의 꼬리에는 광범위한 손상이 나타났다. 이 화석은 노스다코타 주 배드랜드 공룡 박물관Badlands Dinosaur Museum에 전시되어 있다. (사진: Filippo Bertozzo/iScience)

연구진은 수컷이 바닥에 배를 깔고 누워 있는 암컷 위에 올라타 짝짓기 도중 암컷의 꼬리를 누르면서 신경돌기가 부러졌을 가능성을 제기했다.

베르토조 연구원은 "현재로서는 짝짓기 가설이 관찰 결과와 데이터를 가장 잘 설명한다"며, "가장 강력한 증거는 이러한 손상이 다양한 종, 다양한 지역, 다양한 시대의 화석에서 발견된다는 점이다. 이는 특정 종에만 나타나는 현상이 아니라 모든 종에서 공통적으로 발생하는 사건, 즉 짝짓기라는 행위를 통해 나타난다는 것을 시사한다"고 말했다.

또한, 손상이 치명적이지는 않았던 것으로 보인다. 

치유 흔적과 두 번째 손상의 흔적까지 발견되었기 때문이다.

"번식기에 암컷을 공격적으로 쫓는 행동은 종의 존속에 진화적으로 불리해 보일 수 있지만, 바다사자, 거북이, 일부 조류와 같은 많은 현대 종에서도 이미 비슷한 현상을 볼 수 있다"고 이번 연구 공동 저자인 가레스 아노트Gareth Arnott 벨파스트 퀸즈대학교 생물과학부 교수는 성명에서 밝혔다.

"번식 경쟁은 동물 생물학에서 가장 복잡한 주제 중 하나이며, 특히 멸종된 종의 경우에는 더욱 그렇습니다."

바르셀로나 자치대학교 미켈 크루사폰트 카탈루냐 고생물학 연구소의 공룡 생태계 연구 그룹 소속 연구원인 알베르트 프리토-마르케스Albert Prieto-Márquez 박사는 치유된 중간 꼬리 골절의 일관된 손상 패턴이 단순한 우연이 아니라 중요한 신호일 가능성이 높다고 생각한다.

그는 이번 연구에 참여하지는 않았지만, 연구진의 창의적인 통찰력을 칭찬하면서도 더 많은 증거가 필요하다고 강조했다.

그는 "현재로서는 꼬리 부상만으로는 공룡의 수컷과 암컷을 구분할 수 없다"고 말했다

"확실히 하려면, 예를 들어 알이나 골수뼈가 보존된 암컷 표본에서도 동일한 패턴을 찾아야 할 것입니다."

골수골Medullary bone은 새와 공룡의 긴 뼈 속 빈 공간에 형성되는 일시적인 조직으로, 알껍질을 만드는 데 필요한 칼슘을 공급하는 역할을 한다.

2016년에는 이 골수골을 이용해 임신한 티라노사우루스 렉스Tyrannosaurus rex를 식별하는 연구가 진행된 바 있다.

예를 들어, 닭의 경우 골수골은 첫 알을 낳기 1~2주 전에 형성되고, 마지막 알을 낳은 후 약 3주 후에 흡수된다고 연구진은 밝혔다.

만약 공룡에서도 같은 패턴이 나타난다면, 이러한 흔적을 가진 공룡은 번식기인 약 5주 이내에 죽었을 것이라고 연구진은 덧붙였다.

암수 구분

베르토조 연구원은 이 가설이 입증된다면, 이러한 상처를 지닌 하드로사우루스 화석을 이해하는 새로운 길이 열릴 수 있다고 말했다.

그는 또한 "이는 두개골 볏skull crest이 암수 간에 차이가 있는지 확인하거나, 이전에 새로운 종으로 분류되었던 해부학적 특징을 식별하는 등 여러 가지 함의를 가질 수 있다"고 덧붙였다.

하지만 더 많은 데이터가 필요하다.

연구팀은 방대한 데이터 세트를 구축했지만, 비교 연구를 계속하기 위해 중국과 남미에서 발견된 화석들을 추가로 연구하고 싶어 한다.

베르토조 교수는 또한, 다양한 부상 시나리오에 따른 꼬리 움직임과 근육 부피를 포함하기 위해 더욱 강력한 컴퓨터 시뮬레이션을 활용하고 싶다고 밝혔다.

베르토조 교수는 이러한 부상이 긴 목을 가진 용각류long-necked sauropods와 같은 다른 종류의 공룡에서도 나타나는지 궁금해한다.

그는 하드로사우루스의 조상이자 화석 기록에서 매우 흔하게 발견되는 이구아노돈lesions에서 유사한 병변lesions이 발견되지 않는다는 사실에 놀랐다.

(사진은 북미 백악기 후기에 살았던 하드로사우루스인 에드몬토사우루스 아넥텐스Edmontosaurus annectens. 사진 제공: Roman Garcia Mora/Stocktrek Images/Getty Images)

베르토조 교수는 "이 연구는 이제 시작일 뿐이며, 우리의 연구가 공룡 생활의 이러한 측면을 더 잘 이해하기 위한 첫걸음이 되기를 바란다"고 말했다.

뼈만으로 공룡의 수컷과 암컷을 판별하는 것은 매우 어려운 일이며, 역사적으로도 쉽지 않은 일이었다고 스코틀랜드 에든버러 대학교의 고생물학 및 진화학 교수 스티브 브루사테Steve Brusatte는 말했다.

그는 이번 연구에는 참여하지 않았다.

그는 "연구진은 자신들의 주장을 잘 제시했고, 설득력 있는 논거를 제공한다고 생각한다. 하지만 공룡 행동의 많은 측면과 마찬가지로, 우리는 수천만 년 전 공룡들을 직접 관찰할 수 없었기 때문에 이러한 해석에는 항상 어느 정도의 의심과 불확실성이 존재할 것이다"고 말했다.

"우리는 종종 수컷과 암컷을 구분할 수 없습니다." 

일본 홋카이도 대학 박물관의 척추동물 고생물학 교수인 고바야시 요시쓰구Yoshitsugu Kobayashi 박사는 이번 연구가 최근 공룡 고생물학 분야에서 가장 독창적인 연구 중 하나라고 평가하며, 연구 모델링을 통해 다른 가능한 원인들을 배제할 수 있었다고 믿는다. 

고바야시 박사는 새로운 하드로사우루스 종을 발견한 바 있지만, 이번 연구에는 참여하지 않았다.

그는 이번 가설이 흥미롭긴 하지만, 결정적인 증거라기보다는 과감한 출발점이라고 여긴다.

그는 이메일을 통해 "이번 연구는 공룡의 사생활을 엿볼 수 있는 매혹적인 창을 열어준다"고 썼다. 

"모든 결론이 옳지 않더라도, 뼈가 우리가 생각지도 못한 행동의 흔적을 보존할 수 있다는 것을 보여줍니다. 이 고대 생물들의 상처조차도 그들의 가장 은밀한 삶의 순간들을 드러낼 수 있다는 것은 정말 흥미로운 일입니다. 말 그대로 공룡의 '사랑 생활'이 뼈에 새겨져 있는 것이죠." 


****

공룡 뼈는 너무 오래 되서 dna는 어림도 없고 단백질 역시 마찬가지로 기억한다.

결국 다른 방식으로 암수를 구별해야 하지만 결코 쉽지 않은 모양이다.