1억년 전 익룡 날개뼈 화석에서 스테로이드 검출, 식단까지 복원
완벽하게 보존된 익룡 날개 화석이 화석 보존의 새로운 지평을 열다
by 커틴 대학교Curtin University
커틴 대학교가 주도한 국제 연구에서 고대 비행 파충류flying reptile가 1억 1300만 년 동안 놀라울 정도로 세밀하게 보존된 비결이 밝혀졌으며, 사라진 세계를 엿볼 귀중한 기회를 제공한다.
이 논문은 "1억 1300만 년 전 익룡 뼈에서 국소적인 산화환원 변화를 통한 다단계 광물화 및 생체 표지자 보존"이라는 제목으로 iScience에 게재되었다. ["Multi-staged mineralization and biomarker preservation in a 113-million-year-old pterosaur bone via local redox shifts in diagenesis"]
브라질 북동부에서 발견된 선사시대 익룡pterosaur의 날개뼈wing phalanx 화석은 특수한 박테리아와 독특한 고대 해양 환경 덕분에 3차원적인 형태는 물론, 먹이를 암시하는 화학적 흔적까지 놀랍도록 잘 보존한다.
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이번 연구 주 저자인 클리티 그라이스Kliti Grice 커틴 대학교 존 커틴 석좌교수John Curtin Distinguished Professor 겸 서호주 유기 및 동위원소 지구화학 센터Western Australian Organic and Isotope Geochemistry Center 설립자는 이번 발견이 화석 형성 과정에 대한 새로운 시각을 열어준다고 말했다.
그라이스 교수는 "이 화석은 진정한 타임캡슐이다. 놀랍도록 잘 보존되었을 뿐만 아니라, 익룡 화석에서 스테로이드steroids 흔적을 처음으로 발견하여 이 생물들이 물고기나 오징어를 먹었을 가능성을 더욱 뒷받침하는 증거를 제시한다"고 밝혔다.
"이번 발견은 익룡 화석에서 분자molecules를 복원한 최초 사례로, 익룡의 식단에 대한 새로운 단서를 제공하고 분자 고생물학이 심오한 시간의 비밀을 밝혀낼 수 있는 잠재력을 보여주는 중요한 발견입니다."
"화석에서 스테로이드 성분이 보존되는 경우는 매우 드물지만, 더욱 흥미로운 점은 이번 연구 결과가 화석 보존에 대한 기존의 통념에 도전한다는 것입니다. 산소에 의해 [뼈 혹은 화석이] 파괴되는 것이 아니라, 오히려 고대 미생물 군집이 수행하는 산화 과정oxidative processes을 통해 보존되는 화석도 있습니다."
"이 익룡이 죽어 해저로 가라앉은 후 화학, 생물학, 그리고 환경이 복합적으로 작용해 그 흔적을 화석에 담았습니다. 황산화 박테리아sulfur-oxidizing bacteria를 비롯한 미생물들이 연조직과 지방을 분해하기 시작했고, 몸 주변 광물화를 촉발했습니다. 이 과정은 시간이 흐르면서 1억 년이 넘는 세월 동안 놀라울 정도로 세밀한 구조로 익룡 화석을 보존하는 데 도움을 주었습니다."
익룡은 공룡과 함께 산 날아다니는 파충류로, 최초로 동력 비행을 성공시킨 척추동물이다. 일부 종은 날개 길이가 최대 12미터(39피트)에 달했다.
현대 조류처럼 익룡도 속이 빈 뼈가 있었는데, 특정 환경 조건에서는 이러한 특징 덕분에 놀라운 화석 보존이 가능했다.
그라이스 교수는 이번 연구가 놀라운 화석 보존의 새로운 경로를 밝혀냈으며, 고대 생명체와 이러한 놀라운 화석화를 가능하게 한 독특한 환경 조건에 대한 새로운 통찰력을 제공한다고 말했다.
"이번 연구 결과는 미세한 미생물이 이 과정에서 중요한 역할을 했다는 증거를 더욱 뒷받침한다. 이는 다른 화석 발굴지에서도 확인되는 사실이며, 탁월한 보존을 가능하게 하는 특별한 조건인 새로운 지구적 화석 보존 메커니즘을 제시한다"고 그라이스 교수는 말했다.
브라질, 독일, 미국 연구진과 공동으로 진행한 이번 연구는 카리리 지역 대학교Regional University of Cariri와 리우데자네이루 국립 박물관/연방 대학교Museu Nacional / Federal University of Rio de Janeiro, Rio de Janeiro 연구진을 포함해 커틴 대학교 존 드 라에터 센터John de Laeter Center와 WA 유기 및 동위원소 지구화학 센터WA-Organic and Isotope Geochemistry Center에서 첨단 영상 및 지구화학 기술을 활용해 익룡의 생활 방식과 그토록 놀라운 보존 상태를 밝혀냈다.
Publication details
Multi-staged mineralization and biomarker preservation in a 113-million-year-old pterosaur bone via redox shifts in diagenesis, iScience (2026). DOI: 10.1016/j.isci.2026.116199. http://www.cell.com/iscience/fulltext … 2589-0042(26)01574-9
Journal information: iScience
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이상은 이번 연구를 주도한 커틴 대학 보도자료이며, 다음은 연구 주저자 Kliti Grice가 The Conversation에 기고한 이번 연구 소개라, 그 직접 육성은 다음과 같다.
미생물이 고대 익룡 날개뼈를 파괴한 후 1억 년 동안 보존하다
글: 클리티 그라이스, 더 컨버세이션[Kliti Grice, The Conversation]
1억 년도 더 전에 익룡이라는 날아다니는 파충류가 바다 위를 날아다니며 오징어와 물고기를 사냥했다.
훨씬 최근 브라질에서 익룡 날개뼈 하나가 발견되었는데, 오랜 세월 동안 다양한 화학 물질과 광물이 복합적으로 얽혀 화석으로 변모했다.
iScience에 발표된 새로운 연구에서 나와 동료들은 이 화석 뼈가 익룡의 삶에 대한 비밀을 여전히 간직한다는 사실을 발견했다.
이에는 뼈의 미세한 내부 구조와 생물학적 특징 및 식단에 대한 분자적 흔적이 포함된다.
브라질의 화석 보물
이 화석은 세계에서 가장 훌륭한 화석 산지 중 하나인 브라질 북동부 아라리페 분지Araripe Basin 로무알도 지층Romualdo Formation에서 발견되었다.
이 지역에서는 놀랍도록 잘 보존된 물고기, 거북이, 악어 친척, 익룡 화석들이 발견되었다.
로무알도 지층에서 발견된 많은 화석은 탄산염 응결체carbonate concretions라고 일컫는 둥근 암석 덩어리rock nodules 안에 보존되었다.
이러한 광물 구조물은 매장 직후에 형성되어 유해를 외부 환경으로부터 효과적으로 차단한다.
마치 자연이 만든 타임캡슐과 같다고 생각하면 쉽다.
우리가 발굴한 화석은 속이 빈 날개뼈hollow wing bone, 즉 지골phalanx이다.
익룡의 뼈는 비행을 돕기 위해 가늘고 가벼웠기 때문에 이렇게 세밀하게 보존된 경우는 드물다.
고해상도 CT 스캔을 이용해 뼈를 부수지 않고 내부를 조사했다.
스캔 결과, 뼈 내부 빈 공간을 채운 밀도가 다른 광물 층들이 드러났다.
이는 뼈를 보존하기 위해 복잡한 일련의 화학적 과정이 일어났음을 보여주는 증거다.
우리는 여러 가지 다른 방법을 사용해 이러한 광물들을 식별했다.
미생물이 부패와 보존에 기여
이 화석의 놀라운 보존 상태는 부패 과정에서 시작되었을 가능성이 있다.
익룡 몸체가 고대 해저에서 분해되면서 미생물이 조직을 분해하고 퇴적물의 화학적 성분을 변화시켰다.
이러한 변화는 인산염 광물phosphate minerals의 급속한 형성을 촉발했다.
특히 불소인회석fluorapatite이라는 광물은 뼈 안팎에 형성되어 섬세한 구조가 손상되기 전에 안정화시켰다.
현미경으로 관찰했을 때, 한때 살아있던 조직을 통해 영양분을 운반한 미세한 통로들이 여전히 보였다.
광물 분석 결과 미생물 활동 증거가 발견되었다.
황을 이용하는 박테리아sulfur-using bacteria와 관련된 광물인 중정석barite과 셀레스티트celestite가 검출되었다.
이러한 미생물들은 보존에 필요한 조건을 조성하는 데 도움이 되는 화학 반응을 일으켰다.
즉, 고대 미생물은 단순히 사체를 부패시키는 데 그치지 않고, 과학적 보존을 위한 기반을 마련하는 데에도 기여했다.
고대 분자를 위한 광물 저장소
초기 인산염 광물phosphate minerals이 뼈를 안정화시킨 후, 뼈 안팎에 방해석 층calcite layers이 점차 형성되었다.
이 방해석 층은 주로 지방 조직이 분해되는 과정에서 방출된 탄소에서 유래했다.
먼저 뼈 표면을 따라 미세한 입자의 방해석 층이 얇게 형성되었고, 그 위에 약간 더 굵은 입자의 방해석 층이 두 번째로 형성되었다.
시간이 흐르면서 더 큰 방해석 결정들이 형성되어 결국 뼈 속 빈 공간을 채웠다.
분석 결과, 이 방해석은 탄소-13 동위원소 함량이 낮은 것으로 나타났는데, 이는 방해석이 지방질이나 뼈 잔여물과 같은 유기 탄소원에서 유래했음을 시사한다.
반면, 뼈에 남아 있는 유기물은 탄소-13 함량이 상대적으로 높은 것으로 나타났다.
이러한 다층 광물 장벽은 마치 지질학적 금고geological vault처럼 작용해 수백만 년 동안 뼈 속에 갇힌 섬세한 구조물과 유기 화합물을 화학적 분해로부터 보호했다.
이러한 보호 덕분에 스테로이드 바이오마커steroid biomarkers와 콜라겐 섬유 패턴collagen fiber patterns과 같은 분자 흔적이 보존될 수 있었고, 이는 이 고대 비행 파충류의 생물학과 식습관을 엿볼 수 있는 귀중한 자료가 되었다.
고대 생명의 분자 흔적
이 광물화한 구조 내에서 우리는 한때 살아있는 세포에 존재한 스테로이드 지질steroidal lipids에서 유래한 스테란steranes이라는 생명 분자 흔적을 발견했다.
우리가 아는 한, 익룡 화석에서 스테로이드 바이오마커가 보고된 것은 이번이 처음이다.
더욱 흥미로운 점은 이 분자들이 식습관에 대한 단서를 제공한다는 사실이다.
콜레스테롤 유래 화합물cholesterol-derived compounds의 탄소 동위원소 분석 결과, 이 익룡은 물고기나 오징어와 같은 해양 동물을 먹었을 가능성이 높으며, 이는 이빨과 두개골 형태와도 일치한다.
이 화석은 또한 뼈를 강화하는 단백질 골격인 콜라겐 섬유collagen fibers와 유사한 미세 구조도 보존했다.
수백만 년에 걸쳐 화학적으로 변형되었음에도 이 화석의 섬유 무늬는 여전히 눈에 띄며 익룡의 먼 친척인 현대 조류의 무늬와 유사하다.
새로운 방식으로 읽은 화석
이러한 발견은 화석 연구 방식을 혁신적으로 바꾼다.
뼈의 형태만 살펴보는 대신, 이제는 화학적 및 분자적 흔적까지 복원할 수 있게 되었다.
이러한 특별한 화석이 어떻게 형성되는지 이해하는 것은 고대 생체 분자를 보존할 수 있는 다른 표본을 식별하는 데 도움이 될 수 있다.
더 나아가, 이번 연구 결과는 적절한 조건 하에서 생명체의 분자적 흔적이 1억 년 이상 생존할 수 있음을 보여준다.
수백만 년이라는 시간이 흘렀음에도 고대 생명체는 여전히 발견되기를 기다리는 화학적 흔적을 남길 수 있다.
분석 기술이 발전하고 특이한 보존 방식에 대한 이해가 깊어짐에 따라, 이전에는 접근할 수 없던 정보를 복원할 가능성이 점점 커진다.
미래에는 공룡이나 익룡과 같이 놀라울 정도로 잘 보존된 화석에서도 고대 DNA 조각이나 다른 분자 흔적을 발견할 수 있을지도 모른다.
Journal information: iScience
너무 단순한 익룡 날개, 실제는 다양했다!
https://historylibrary.net/entry/Pterosaur-wing
너무 단순한 익룡 날개, 실제는 다양했다!
브리스톨 대학교 제공 브리스톨 대학교가 주도한 새로운 연구에 따르면, 비행 능력을 진화시킨 최초의 척추동물인 익룡翼龍pterosaurs은 현재 과학적 복원 모델이 제시하는 것보다 훨씬 더 다양한
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