아주 작은 공룡이 존재했을까? 새로운 연구가 이 미스터리에 도전하다
by 미국 자연사 박물관
공룡은 거대한 티라노사우루스 렉스Tyrannosaurus rex부터 거대한 아파토사우루스Apatosaurus까지 거대한 몸집으로 유명하다.
하지만 미국 자연사 박물관과 프린스턴 대학교 과학자들이 오늘 Evolution에 발표한 새로운 연구에 따르면, 공룡 진화의 가장 큰 미스터리 중 하나는 일부 종이 어떻게 거대해졌는가가 아니라, 가장 작은 공룡조차 왜 진정으로 작아지지 않았는가 하는 것이다.
연구진은 척추동물의 몸 크기 진화를 조사하기 위해 수학적 모델을 사용해 포유류, 조류, 거북이의 크기는 에너지와 생리학적 요인으로 설명할 수 있지만, 가장 작은 비조류 공룡이 진화 역사 전반에 걸쳐 비정상적으로 큰 크기를 유지한 이유는 설명할 수 없다는 것을 발견했다.
오히려 이번 연구 결과는 몸집이 작은 초기 포유류와의 경쟁이 공룡이 오늘날 척추동물에서 흔히 볼 수 있는 쥐나 참새 크기의 동물로 진화하는 것을 막았을 가능성을 시사한다.
박물관의 공룡 고생물학 분야 매콜리 큐레이터이자 연구 공동 저자인 로저 벤슨Roger Benson은 "모두가 거대한 공룡을 좋아한다"면서 다음과 같이 말한다.
"하지만 우리는 그 반대편을 살펴보았습니다. 작은 공룡이 존재하지 않았다는 사실 또한 거대한 공룡의 존재만큼이나 흥미로울 수 있죠.
우리는 이미 공룡이 백악기 말 대멸종 이전에 포유류의 진화를 막았다는 것을 알았습니다.
이번 연구에서는 포유류가 공룡의 진화를 막았을 가능성을 제시합니다."
가장 큰 공룡은 80톤이 넘는 무게였지만, 조류를 제외한 가장 작은 공룡은 약 450그램(약 1파운드)으로, 큰 토끼 정도 크기였다.
이는 세계에서 가장 작은 새인 벌새bee hummingbird (무게 1.75g)와 가장 작은 포유류인 에트루리아땃쥐Etruscan shrew (무게 약 1.8g)보다 200배 이상 큰 크기다.
가장 작은 도마뱀인 난쟁이도마뱀붙이dwarf gecko는 겨우 0.15g이다.
작은 크기 범위의 놀라운 공백
현존하는 포유류 종의 약 75%와 조류 종의 약 90%는 가장 작은 비조류 공룡보다 작다.
이번 연구 주저자이자 프린스턴 대학교 박사후 연구원인 스테파니 레츠키Stephanie Lechki는 "작은 동물들이 현대 생태계를 지배하고 있다"고 말했다.
"오늘날의 생물 다양성이 어떻게 진화했는지 이해하려면 왜 아주 작은 공룡들이 존재하지 않았는지 이해해야 합니다."
한 가지 가능한 설명은 과학자들이 가장 작은 공룡의 화석을 아직 발견하지 못했다는 것이다.
아주 작은 동물은 발견하기가 더 어렵고, 뼈가 약해서 화석화할 가능성도 낮다.
하지만 벤슨과 레츠키는 이 설명이 타당하지 않다고 주장한다.
공룡 화석이 보존된 지층에는 포유류, 도마뱀, 양서류, 기타 척추동물을 포함하여 훨씬 작은 동물들 화석도 흔히 함께 발견되기 때문이다.
만약 쥐만 한 크기의 공룡이 존재했다면, 과학자들은 적어도 일부는 이러한 작은 동물들과 함께 화석으로 발견되었을 것이라고 예상할 수 있다.
오히려 화석 기록은 진정으로 작은 비조류 공룡이 드물었거나, 아예 존재하지 않았음을 시사한다.
생리학적 설명이 더 이상 크기를 설명하지 못할 때
연구진은 그 이유를 밝히기 위해 에너지 섭취와 번식의 생리학적 특성을 바탕으로 자연 선택이 어떻게 신체 크기를 형성하는지 예측하는 수학적 모델을 사용했다.
이 모델은 동물이 에너지를 자손에게 가장 효율적으로 전달하는 데 도움이 되는 크기로 진화해야 한다는 생각에 기반한다.
이 접근 방식은 포유류, 조류, 거북이의 관찰된 몸 크기 분포를 성공적으로 예측했지만 뱀, 도마뱀, 악어류에는 적용되지 않았다.
다양한 생리적 가능성을 고려한 후에도 이 모델은 대부분의 비조류 공룡이 예상보다 훨씬 컸던 이유를 설명할 수 없었다.
이러한 결과는 생리적 요인만으로는 공룡의 몸 크기를 설명할 수 없음을 시사한다.
오히려 경쟁, 포식, 다양한 생태적 지위의 존재 등 생태적 요인이 비조류 공룡의 크기를 제한하는 데 큰 역할을 했을 가능성이 높다.
비행이 한계를 뛰어넘었을지도 모른다
이번 연구는 척추동물 진화에서 가장 극적인 전환점 중 하나인 조류의 출현에 대한 새로운 통찰력을 제공한다.
조류는 공룡에서 진화했지만, 현대 조류는 알려진 가장 작은 비조류 공룡보다도 훨씬 작다.
조류는 백악기 초기에 처음 등장한 이후 짧은 시간 안에 다른 어떤 공룡 집단보다 훨씬 작은 몸집으로 진화했다.
연구진은 이러한 소형화한 몸집으로의 변화가 생리학적 요인만으로는 설명될 수 없다는 것을 발견했다.
그들은 동력 비행의 진화가 초기 조류에게 주어진 생태적 기회를 근본적으로 변화시켰다고 주장한다.
새들은 하늘을 날면서 공룡 조상들이 훨씬 작은 동물로 진화하는 것을 막은 생태적 제약에서 벗어났을지도 모른다.
레츠키 연구원은 "비행 능력은 완전히 새로운 삶의 방식을 열어주었을지도 모른다"고 말했다.
"새들이 새로운 생태적 지위에 진입하면서, 다른 공룡들에게는 불가능했던 몸집으로 진화할 수 있었습니다."
향후 연구를 통해 어떤 몸집이 번성했고 어떤 몸집은 전혀 진화하지 못했는지를 결정한 생태적 압력에 대해 더 많은 것이 밝혀질 수 있을 것이다.
"공룡의 조상은 아주 작았을 수 있다는 특이한 상황이 있습니다. 공룡의 살아있는 후손인 새들도 아주 작을 수 있죠. 하지만 공룡 자신은 작아질 수 없었던 것 같습니다."
벤슨은 말했다.
"우리는 아직 그 이유를 제대로 이해하지 못하지만, 공룡과 그들의 매혹적인 생물학을 진정으로 이해하고 싶다면 계속해서 탐구해야 할 질문입니다."
Publication details
Evolution (2026). DOI: 10.1093/evolut/qpag117
Journal information: Evolution