'이런 건 본 적이 없어요' – 특이한 5억 5천만년 된 화석이 화석 역설을 풀다

이번 연구는 동물의 초기 진화에 대한 새로운 통찰력을 제공합니다.

버지니아 공대 슈하이 샤오(Shuhai Xiao)가 이끄는 연구원들은 5억 5천만년 된 해양 해면 화석을 발견했는데, 이는 화석 기록에 1억 6천만년의 공백이 있음을 강조합니다. 초기 해면동물에는 광물 골격이 부족했음을 암시하는 이 화석은 가장 오래된 동물 중 하나의 진화에 대한 새로운 통찰력을 제공하고 고생물학자들이 고대 해면동물을 찾는 방법에 영향을 미칩니다.

언뜻 보면 단순한 바다 스폰지는 신비한 생물처럼 보이지 않습니다. 무뇌. 직감이 없습니다. 7억년 전으로 거슬러 올라가도 아무런 문제가 없습니다. 그러나 확실한 해면 화석의 연대는 약 5억 4천만 년 전으로 거슬러 올라가며, 화석 기록에는 1억 6천만 년의 공백이 남아 있습니다.

6월 5일자 저널에 게재된 논문에서 자연버지니아공대의 지구생물학자 슈하이 샤오(Shuhai Xiao)와 그의 동료들은 5억 5천만년 된 “잃어버린 세월”의 해양 해면에 대해 보고했으며, 더 오래된 해양 해면조차도 아직 광물 골격을 진화시키지 않았음을 시사하여 잃어버린 화석을 찾는 새로운 기준을 제시했습니다.

바다 해면의 실종 미스터리는 역설을 중심으로 전개됩니다. 시간이 지남에 따라 축적되는 유전적 돌연변이 수를 측정하는 분자시계 추정치는 해면동물이 약 7억년 전에 진화했음이 틀림없다는 것을 시사합니다. 그러나 그렇게 오래된 암석에서는 설득력 있는 해면화석이 발견되지 않았습니다.

수년 동안 이 미스터리는 동물학자와 고생물학자들 사이에서 논쟁의 주제였습니다.

이 최신 발견은 가장 오래된 동물 중 하나의 진화 가계도를 채워 고대 암석에 눈에 띄게 존재하지 않는 점을 설명하고 그 점들을 그들이 언제 진화했는지에 대한 다윈의 질문과 연결합니다.

샤오의 선구적인 발견

최근 국립과학원 회원으로 임명된 샤오 씨는 5년 전 한 협력자가 중국 양쯔강을 따라 발굴된 표본 사진을 그에게 보냈을 때 처음으로 화석을 보았습니다. 이과대학 교수인 Xiao는 “이전에는 이런 것을 본 적이 없습니다.”라고 말했습니다. “거의 즉시 나는 그것이 새로운 것이라는 것을 깨달았습니다.”

캠브리지 대학교와 난징 지질학 및 고생물학 연구소의 샤오와 그의 동료들은 멍게, 말미잘, 산호가 없을 가능성을 하나씩 배제하기 시작했습니다. 찾기 힘든 고대 바다 스펀지일지도 모른다고 그들은 궁금해했습니다.

버지니아 공대 지구생물학자 슈하이 샤오(Shuhai Xiao)와 그의 동료들은 가장 오래된 동물 중 하나의 진화 가계도에 공백을 메워주는 5억 5천만년 된 해양 해면 화석을 보고했습니다. 버지니아 공대를 위한 Spencer Coppage의 사진. 출처: Virginia Tech의 Spencer Coppage

2019년에 발표된 이전 연구에서는 샤오와 그의 팀은 제안했다 초기 해면은 오늘날 해양 해면의 특징인 스피큘(spicule)로 알려진 단단하고 바늘 같은 구조를 생성하는 능력을 진화시키지 않았기 때문에 화석을 남기지 않았습니다.

샤오 팀의 구성원들은 화석 기록을 통해 해면동물의 진화를 추적했습니다. 시간이 지나면서 스펀지의 스피큘은 구성이 더욱 유기화되고 미네랄이 덜해졌습니다.

“만약 추정한다면 최초의 생물은 아마도 미네랄이 전혀 없고 완전히 유기적인 뼈대를 가진 연체 생물이었을 것입니다.”라고 Xiao는 말했습니다. “이것이 사실이라면, 그들은 빠른 화석화가 분해를 능가하는 매우 특별한 조건에서만 화석화에서 살아남을 수 있을 것입니다.”

2019년 후반에 Xiao의 국제 연구팀은 이러한 조건에서 보존된 해면 화석을 발견했습니다. 이는 일부 미생물을 포함하여 풍부한 연체 동물을 보존하는 것으로 알려진 해양 탄산염 암석의 얇은 층입니다. 가장 오래된 이동식 동물.

“이런 유형의 화석은 화석 기록에서 사라지는 경우가 많습니다.”라고 Xiao 씨는 말했습니다. “새로운 발견은 초기 동물이 단단한 부분으로 발전하기 전에 알아볼 수 있는 창을 제공합니다.”

새로운 화석 발견과 그 의미

새로운 해면 화석의 표면에는 규칙적인 상자들이 복잡하게 배열되어 있으며, 각 상자는 더 작고 동일한 상자로 나누어져 있습니다.

“이러한 특정 패턴은 화석화된 바다 해면이 특정 종과 가장 밀접하게 관련되어 있음을 시사합니다. 나누다 난징 지질학 및 고생물학 연구소와 케임브리지 대학교의 박사후 연구원인 왕샤오핑(Xiaoping Wang)은 “이것은 유리 스펀지로 만들어졌습니다.”라고 말했습니다.

새로운 해면화석의 또 다른 예상치 못한 측면은 크기이다. “초기 해면 화석을 찾을 때 나는 그것이 매우 작을 것이라고 예상했습니다”라고 케임브리지 대학의 공동 연구자인 Alex Liu는 말했습니다. “새로운 화석은 길이가 약 15인치이고 상대적으로 복잡한 원뿔형 몸체 구조를 갖고 있어 초기 해면동물의 출현에 대한 우리의 많은 기대에 도전하고 있습니다.”

화석은 누락된 일부 연도를 채우는 동시에 연구자들에게 이러한 화석을 찾는 방법에 대한 중요한 지침을 제공합니다. 이는 나중에 초기 동물 진화에 대한 이해를 넓힐 수 있기를 바랍니다.

“이 발견은 최초의 스펀지가 해면질이었을 수도 있지만 유리질이 아니었음을 암시합니다.”라고 Xiao는 말했습니다. “이제 우리는 초기 해면동물을 찾을 때 시야를 넓혀야 한다는 것을 알고 있습니다.”

참고: “후기 에디아카라 왕권 그룹의 해면 동물군”, Xiaoping Wang, Alexander J. Liu, Zhi Chen, Chengxi Wu, Yarong Liu, Bin Wan, Qi Pang, Quanming Zhou, Shunlai Yuan 및 Shuhai Xiao, 2024년 6월 5일, 자연.
DOI: 10.1038/s41586-024-07520-y