화석 갈비뼈가 폭로한 어룡의 수영 기술

오슬로 대학교University of Oslo 제공
 

이 그림은 익룡을 물어뜯는 어룡과, 아래에서 공격할 준비를 하는 플리오사우루스를 묘사한다. (피터 트러스러)

어룡Ichthyosaurs은 중생대 1억 5천만 년 동안 바다를 지배했다.

물고기 모양 몸은 빠른 속도에 적합하게 진화했으며, 이러한 환경에서는 몸이 가벼울수록 유리한다.

"어룡의 골격은 일반적으로 가볍지만, 갈비뼈는 그렇지 않습니다." 요르겐 크뢰글리드(Jørgen Krøglid)는 말한다.

그의 석사 학위 논문 연구 결과는 최근 PeerJ에 발표되었다.
 

이 그림은 익룡을 물어뜯는 어룡과, 아래에서 공격할 준비를 하는 플리오사우루스를 묘사하고 있습니다. (피터 트러스러)

"이는 우리에게 다소 놀라운 결과였습니다. 일반적으로 단단한 뼈는 매너티manatees처럼 느리게 움직이는 동물에서 발견되기 때문입니다."

오슬로 자연사박물관 박사후 연구원인 레네 리베 델셋(Lene Liebe Delsett)은 말한다.

델셋은 스발바르Svalbard에서 어룡 화석 발굴에 참여했으며, "ECHO—역사적 해양의 진화적 수렴: 고래와 어룡의 사례" 프로젝트를 이끈다.

연구진은 물고기 모양 몸으로 진화하는 경로가 여러 가지인지에 대한 질문을 던진다.

어룡과 현존하는 이빨고래를 비교해 본 결과, 그 답은 분명히 '그렇다'다.

현미경으로 본 어룡 갈비뼈 단면. 사진 제공: 요르겐 크뢰글리드

 
육지에서 물로, 각자의 방식으로

어룡과 고래는 모두 물속 생활에 완벽하게 적응한 것처럼 보인다.

마치 항상 물속에서 산 것처럼 상상하기 쉽지만, 사실은 그렇지 않다.

둘 다 네 발 달린 육상 동물이 바다로 돌아온 진화체다.

고래는 포유류, 특히 우제목artiodactyls에서, 어룡은 아직 알려지지 않은 파충류에서 진화했다.

기원의 차이와 외형 및 생활 방식의 유사성 덕분에 이들은 수렴 진화 현상을 이해하고 그 징후를 찾기 위한 비교 대상으로 이상적이다.

수렴 진화convergent evolution란 서로 다른 종 집단이 독립적으로 유사한 형질을 진화시키는 현상을 말한다.

"두 종 모두 육상 동물에서 완전히 수생 동물로 진화했습니다. 물에서 먹이를 찾고 번식하며, 매우 유체역학적인 몸을 진화시켰습니다." 크뢰글리드는 말한다.

연구진은 이빨고래 두 종, 돌고래 한 종, 그리고 흰고래 한 종의 골격에서 갈비뼈를 조사했다. (사진 제공: Lene Liebe Delsett)

 
어룡은 멸종했기에 그들의 활동 모습을 직접 볼 수 없다. 따라서 다른 방법을 사용해야 한다.

크뢰글리드는 오슬로 외케른 자연사 박물관Natural History Museum at Økern에 안전하게 보관된 화석과 골격을 절단해도 좋다는 허가를 받았다. 연구자들이 쉽게 하는 일이 아니다.

"이건 결코 가볍게 여길 일이 아닙니다. 그냥 다시 붙일 수 있는 게 아니죠." 델셋은 말한다.

"이런 화석을 잘라낼 허가를 요청할 때는 아주 타당한 이유가 있어야 합니다. 이 동물들의 생리적 특징과 물속에서의 생활 방식에 대해 많은 새로운 지식을 얻을 수 있다는 것을 보여줘야 하죠." 그녀는 덧붙인다.

다행히 이번에는 그 이유를 증명할 수 있었다.

고대 세포 구조

연구진은 어룡 화석 두 점과 이빨고래 두 종(돌고래와 흰고래)의 골격에서 갈비뼈를 아주 얇게 잘라냈다.

이 조각들을 CT 스캔과 현미경 등을 이용해 세포 수준까지 연구했다.

특히 화석화한 뼈에서 볼 수 있는 것들은 거의 믿기 어려울 정도다.

"이것은 우리에게 완전히 새로운 세계를 보여줍니다. 더 이상 뼈도 아니고 세포도 아니지만, 세포가 있던 자리의 빈 공간을 볼 수 있습니다. 고래 골격에서처럼 뼈가 내부에서 어떻게 성장했는지 볼 수 있습니다. 너무나 세밀해서 마치 살아있을 때의 뼈를 보는 것 같습니다." 크뢰글리드는 말한다.

미세 구조 데이터 분석을 위한 갈비뼈 샘플. 출처: PeerJ (2026). DOI: 10.7717/peerj.21486

 
"많은 사람이 1억 5천만 년 된 뼈에서 현대 고래에서 볼 수 있는 것과 동일한 구조를 발견할 수 있다는 사실에 놀라워합니다." 델셋은 말한다.

그때 연구진은 예상치 못한 발견을 했다. 어룡 갈비뼈 중 일부가 구멍이 없어 무거웠던 것이다.

"고래의 갈비뼈는 더 가볍습니다. 갈비뼈 사이 공간이 더 크기 때문입니다." 크뢰글리드는 설명한다.

"어룡은 갈비뼈가 더 많았고, 이로 인해 무게가 더 나갔습니다. 따라서 어룡의 흉곽은 더 무거웠을 것입니다."

델셋은 덧붙인다.

포유류 vs. 파충류

연구진은 그 이유를 이해하기 위해 어룡과 고래의 서로 다른 기원을 살펴보았다. 그리고 가능한 설명을 찾았다.

두 동물 모두 폐가 있는데, 폐는 수면에서 숨을 쉬고 다시 심해로 돌아가려는 과정에서 부력을 증가시켜 불리한 환경을 만든다.

하지만 척추 구조가 다르기 때문에 고래는 큰 이점이 있다.

"고래의 척추는 다른 포유류처럼 위아래로 움직이고 꼬리는 수평으로 뻗어 있다"고 크뢰글리드는 말한다.

이러한 특징 덕분에 고래는 몸 앞부분을 기울여 심해로 쉽게 잠수할 수 있다.

하지만 어룡에게는 그렇게 간단하지 않다.

"어룡은 육상 파충류에서 진화했으며, 척추는 도마뱀처럼 옆으로 움직입니다. 꼬리는 상어나 물고기처럼 수직으로 뻗어 있습니다." 크뢰글리드는 설명한다.

따라서 어룡은 잠수할 때 적절한 각도를 맞추기 위해 약간의 도움이 필요하다.

공기로 가득 찬 폐 주변에 약간의 무게가 더해지는 것은 나쁘지 않은 생각일지도 모른다.

"약간 더 무거운 갈비뼈가 부력을 상쇄하고 어룡이 잠수를 시작하는 데 도움을 줄 수 있을 거라고 생각합니다. 마치 다이버들이 웨이트 벨트를 사용하는 것과 비슷하죠. 일단 아래쪽으로 기울어지면 계속 헤엄칠 수 있을 겁니다." 크뢰글리드는 말한다.
 

횡단 늑골 단면의 이진화한 그림. 출처: PeerJ (2026). DOI: 10.7717/peerj.21486

델셋은 이로써 자신의 질문에 대한 새로운 답을 얻었다.

그렇다, 물고기 모양 몸으로 진화하는 경로는 여러 가지가 있다.

"전체로 보면 어룡과 이빨고래는 특히 몸 모양에서 수렴 진화의 아주 좋은 예입니다. 하지만 미세 해부학과 세포 구조를 연구해 보면 분명한 차이점이 있다는 것을 알 수 있습니다." 그녀는 말한다.


Publication details
Jørgen Krøglid et al, Rib microstructure in thunniform ichthyosaurs and toothed whales, PeerJ (2026). DOI: 10.7717/peerj.21486 

Journal information: PeerJ 
 
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