반세기 전 시작한 공룡 과학 혁명이 불러온 것들

by Michael J. Benton, Emily Rayfield, The Conversation

사진 제공: Pexels의 Cup of Couple

 
공룡 연구는 최근 수십 년 동안 혁명적인 변화를 겪었다.

이 이야기는 50년 전, 리즈 대학교 동물학 교수 로버트 맥닐 알렉산더Robert McNeill Alexander가 발자국 간격과 몸집을 이용해 동물 속도를 계산하는 방법을 제시하면서 시작했다.

이 공식은 현생 동물과 멸종된 동물 모두에 적용되었고, 덕분에 처음으로 화석화한 발자국만으로 공룡 속도를 추정할 수 있게 되었다.

알렉산더는 다양한 공룡 속도를 초당 1.0~3.6미터(최대 시속 13km)로 계산했는데, 이는 기존 연구자들 예상보다 훨씬 느린 속도였다.

1970년대에 들어서면서 공룡은 오랫동안 둔중한 실패작lumbering failures으로 여겨졌지만, 다시금 흥미로운 연구 대상으로 떠오르기 시작했다.

'공룡 르네상스dinosaur renaissance'라고 불리는 이 시기에 미국 고생물학자 로버트 배커Robert Bakker와 존 오스트롬John Ostrom은 공룡이 활동적이었고, 온혈 동물이었을 가능성이 있으며, 조류의 조상이었을 것이라는 주장을 펼치며 공룡에 대한 이해를 혁신적으로 변화시켰다. 

1996년 이후 중국에서 발견된 깃털 달린 공룡feathered dinosaurs 화석들은 이러한 주장을 더욱 확고히 했다.

1976년 알렉산더의 획기적인 연구 이전에는 고생물학자들이 공룡의 기능에 대해 '합리적인 추측'을 내놓았는데, 이는 설득력 있는 주장이었지만 검증하기는 어려웠다.

알렉산더는 과학적 방법을 공룡의 기능과 행동 연구에 적용하는 새로운 움직임을 시작했다.

그의 연구는 현대 과학 방법을 사용하여 공룡을 검증 가능한 방식으로 되살려냄으로써 고생물학 연구 방법에 혁명을 일으켰다.

과거의 공룡 연구에 적용된 현대 기술

공룡의 고생물학에는 여전히 많은 질문이 남아 있다. 공룡은 어떤 색깔이었을까? 얼마나 빨리 달렸을까? 턱은 어떻게 움직였을까? 성체가 되기까지 얼마나 걸렸을까?

현대 고생물학자들은 이러한 질문에 답하기 위해 세 단계 과정을 거친다.

첫째, 화석을 관찰하고, 둘째, 현대의 관찰 결과와 규칙을 고대 상황에 적용하는 소위 '현생생물학적 도구neontological toolkit'를 사용하며, 마지막으로 공룡의 행동에 대해 추론한다.

알렉산더는 화석화한 공룡 발자국을 통해 공룡의 달리기 속도를 밝히기 위해 발자국을 측정하고, 현대 동물에서 도출된 공식을 적용하여 속도를 계산했다.

그는 일부 학자가 주장한 것과는 달리 대형 공룡이 경주마만큼 빠른 속도로 달릴 수 없다는 것을 명확하게 보여주었다.

우리 연구원 중 한 명(에밀리Emily)은 최근 공학적 방법을 이용하여 공룡의 턱 움직임을 연구했다.

이 계산 방법은 항공기, 건물, 인공 사지 장치 설계에 사용되는 것과 동일하며, 이미 검증된 방법이다.

두개골이나 골격의 3D 모델을 만들어 공룡의 턱 움직임과 힘, 그리고 다리 움직임을 계산할 수 있었다.

먹이 섭취 방식에 대한 계산에 따르면 일부 육식 공룡은 뼈에 구멍을 뚫어 먹었고, 다른 공룡들은 죽은 먹이를 잡아당겨 살점을 뜯어 먹었다.

가장 유명한 육식 공룡인 티라노사우루스 렉스는 5만 뉴턴 힘으로 물어뜯었는데, 이는 자동차를 반으로 갈라놓을 수 있는 힘이다.

스캐닝을 통해 알 속 배아 공룡을 발견할 수 있고, 뼈 단면을 분석하면 나이테를 통해 사망 당시 나이를 알 수 있다.

즉, 고생물학자들은 공룡의 성장 속도를 계산할 수 있으며, 실제로 일부 공룡은 급성장기에 연간 1~2톤씩 무게가 증가했다.

이전 계산에서는 티라노사우루스 렉스가 20세에 6~8톤 성체 크기에 도달했다고 추정했지만, 홀리 우드워드Holly Woodward와 동료들의 재검토 결과 30년 정도 걸렸을 가능성이 더 높다.

이 수정은 추측에 기반한 것이 아니라, 이전보다 더 많은 표본을 사용하여 나이테를 세고 몸무게를 추정한 데 따른 것이다.

그렇다면 그들의 색깔은 어땠을까?

최근 고생물학 연구 새로운 흐름이 그 해답을 제시했다.

2010년, 브리스톨, 베이징, 예일 대학교 공동 연구를 통해 시노사우롭테릭스Sinosauropteryx와 안키오르니스Anchiornis라는 두 소형 수각류 공룡theropod dinosaurs 색깔과 색 패턴이 밝혀졌다.

이 연구에 사용된 현생학적 도구는 현대 조류의 멜라노솜melanosomes (깃털 속의 작은 캡슐)에 들어 있는 멜라닌melanin 색소의 변형체였다.

멜라닌은 두 가지 유형으로 나뉘는데 각각 검은색, 갈색, 회색 또는 적갈색을 띠며, 각 유형은 서로 다른 모양 캡슐에 들어 있다.

이러한 캡슐 모양은 공룡 화석 깃털에 보존되어 있었다.

색깔이 있는 볏과 날개 및 꼬리 깃털의 줄무늬를 자세히 살펴보면, 소형 공룡들이 현대 조류처럼 경쟁적인 과시를 위해 이러한 색깔을 사용했음을 알 수 있다.

이 모든 연구는 반증될 수 있는 과학적 가설일 뿐이다.

예를 들어, 작은 중국 공룡인 시노사우롭테릭스가 주황색과 흰색 줄무늬 꼬리가 있었다거나, 티라노사우루스 렉스가 시속 16~40km 속도로 달릴 수 있었다는 사실을 알아내기 위해 타임머신이 필요한 것은 아니다.

이러한 연구 결과에 동의하지 않는 사람은 증거의 흐름을 비판적으로 검토하여 오류가 있는 부분을 지적하기만 하면 된다.

하지만 공룡 연구의 이러한 과학적 혁명이 모든 질문에 대한 답을 찾았다는 것을 의미하는 것은 아니다.

https://www.youtube.com/watch?v=bpFKpUXKbdU

출처: CBBC

 
예를 들어, 우리는 아직 공룡이 어떤 소리를 냈는지, 그리고 서로 어떻게 소통했는지 정확히 알지 못한다.

어떤 경우에는 연구자들이 비강nasal passages을 복원하여 일부 공룡들이 어떤 소리를 냈는지 알아냈지만, 이것이 사실인지 확신할 수는 없다.

공룡에 대한 우리의 지식에는 한계가 있을까? 예측에는 신중해야 한다.

결국, 한때는 공룡의 진짜 모습을 영원히 알 수 없을 것이라는 주장이 널리 퍼졌다.

새로운 세대의 똑똑한 연구자들이 머지않아 이 놀라운 생명체에 대한 더 많은 질문을 해결해 줄 새로운 도구들을 개발해낼지도 모른다.