스크랩 [대특집]물속에서 육상으로의 도약!

[장천]

KBS 세계걸작다큐 우주탐사기획경이로운 지구
제작/ NHK(일본, 2004년)

http://blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=yobp&logNo=130029527162&widgetTypeCall=true

약 4억 5천만년전.
육상엔 동식물의 그림자조차 보이지 않았습니다.
황량한 대지가 끝없이 펼쳐진 불모의 세계였죠.
대조적으로 바다는 생명넘치는 세계였습니다.
그즈음 원시적인 물고기였던 우리의 선조는 마침내 어머니품같은 바다를 벗어나게 됩니다.

그 원인은 대륙이동이란 끊임없는 지구의 변동이었습니다.
대륙이 움직이고 해저가 융기하자 물고기들은 이 변동에 어쩔수없이 휩쓸리고 맙니다.

그리고 결국엔 움직이는 대지에 의해 친숙한 바다를 벗어납니다.
하지만, 생명은 이런 시련을 겪고 커다란 도약을 이룹니다.
한 발 먼저 상륙한 식물에 의해 녹색으로 뒤덮인 대지.
동물은 이 신천지를 목표로 삼습니다.

폐로 호흡을 시작하고 사지를 지닌 우리의 선조.
그 육상진출의 드라마가 펼쳐집니다.

[제3편]육상으로의 도약

생명의 상륙이 시작되기 전인 약 4억 5천만년 전의 지구입니다.
당시 적도 지역엔 세개의 작은 대륙이 존재했습니다.
그 사이에 펼쳐진 바다야말로 상륙과 관련된 무대입니다.
이아패투스 해(海)로 불리는 이 바다는 대륙에 둘러싸인 얕은 바다였습니다.
햇빛이 풍부한 이 바다는 당시의 생물에겐 낙원이나 다름없었죠.
산호초가 끝없이 이어지고 다양한 생물이 그 틈에서 헤엄쳤습니다.
그야말로 어머니 품같은 바다의 풍경이었습니다.

이 즈음 우리의 선조는 아란다스피스라는 물고기였습니다.

4억 5천만년 전 척추를 지닌 오래된 물고기입니다.
길이는 약 20cm.
지느러미가 없어서 헤엄치기 불편했죠.
털속에 미생물을 빨아먹는 온순한 생물로 여겨집니다.
물고기를 품어주는 어머니같은 바다.
하지만 이 낙원에서의 생활은 오래가지 못합니다.
이변 때문이었죠.
그 이변은 무엇일까요?

대이변

풍부한 바다의 소멸.
사실 그 원인은 지구 내부에 있었습니다.

지구 내부가 수천도의 고온이었고,

그 높은 열 때문에 내부에선 느린 대류가 일어났는데 맨틀 대류로 불립니다.
이 대류에 의해 표면에 있는 대륙은 쉬지않고 이동합니다.
이 대륙이동이 이아패투스 해에 이변을 일으킵니다.
이아패투스 해를 둘러싼 세개의 대륙이 이동을 시작해서 서로에게 점점 접근합니다.
다가오는 대륙에 에워싸인 바다는 거듭대는 대규모 지각변동에 흽싸입니다.
스스로 움직일 수 없는 산호 대부분은 전멸했습니다.

물고기는 설령 도망쳤더라도 산호초라는 소중한 서식지를 잃고 맙니다.
대륙의 이동속도는 연간 수cm.
하지만 수 천만년이라는 긴 세월동안 에워싸인 바다는 통째로 사라집니다.

산호초가 펼쳐졌던 산호는 육지로 들어올려집니다.
약 4억년 전 까지 이아패투스 해는 완전히 소멸되고 맙니다.
세개의 대륙이 하나로 합쳐짐으로서 삼엽충과 물고기가 사는 산호초는 대륙 주변에만 남게 됩니다.
간신히 남아있던 산호초에는 당연히 약육강식의 투쟁이 격렬해집니다.
그렇다면 남겨진 바다에서 생존경쟁에서 살아남은 물고기는 무엇일까요?

그 물고기는 강력한 턱을 지닌 판피류(板皮類)로 불리는 물고기입니다.
판피류는 현재의 어느 물고기와도 다른 기묘한 골격을 지녔습니다.
상반신은 갑옷처럼 단단한 껍질로 덮여있었죠.

그리고 입엔 이 대신 뼈로 된 판을 지녀서 가위같은 기능을 했습니다.
판피류는 강력한 턱과 갑각을 무기로 얕은 바다 곳곳에 적응하며 세력을 넓혀갔습니다.
그즈음 둔클레오스테우스는 대형화 한 종으로 무려 6m까지 자란 것으로 보입니다.
우리의 선조는 이렇듯 거대한 물고기 앞에서 무력하기 짝이없는 존재였죠.
"거기엔 경골어류가 있었습니다.
하지만 경골어류는 이렇게 모든 환경에 적응한 판피류의 지배하에 있었죠.
판피류는 데본기의 척추 동물중에 75~80%를 차지했습니다.
그래서 우리의 선조인 경골어류는 판피류의 지배하에 있었습니다.
진화할 수 없었으니까요.
" -다니엘 구제 박사.프랑스 국립 자연사 박물관-

진화할 수 없었던 우리의 선조는 온순한 아란다스피스로 부터 6천만년 후 유스테놉테론이란 물고기로 진화합니다.
유스테놉테론은 지느러미를 지녀서 힘차게 헤엄칠 수 있었죠.
하지만 그것만으로는 바다에서 경쟁에 이길 수 없었습니다.
거대한 물고기들이 얕은 바다를 지배하자 우리의 선조 유스테놉테론은 새로운 전략을 쓸 수 밖에 없었습니다.
바다를 벗어나려는 큰 결단이었죠.
유스테놉테론은 과연 어디를 신천지로 정했을까요?

그 단서가 되는 지도가 있습니다.

이것은 현재 유스테놉테론과 그 후손의 화석이 발견되는 장소를 나타냅니다.
이 발견 장소를 4억년 전의 위치로 되돌려보면 차츰 한 곳으로 집중됩니다.
대륙들이 충돌해서 하나가 된 대륙의 중심부입니다.

하지만 대륙충돌 직후 그 내륙엔 황량한 사막같은 대지가 펼쳐져 있어서 물고기가 살 수 있는 곳은 전혀 아니었습니다.
이런 가혹한 환경에서 우리의 선조는 어떻게 살아남았을까요?

습곡을 초래한 거대한 힘은 육상의 환경을 크게 바꿔놓았습니다.
습곡이란 과거 대륙충돌의 엄청난 힘을 말해주는 지층으로서 대륙이 충돌했을 때 대지가 구부러진 흔적입니다.
단단한 바위도 오랫동안 압력을 가하면 물엿처럼 구부러지고 일그러진 지층으로 남습니다.
4억년 전 대륙은 이아패투스 해의 소멸 후에도 계속 이동했습니다.

대륙들의 충돌현장은 양쪽으로부터 밀려서 점차 부풀어 올랐습니다.
충돌 현장은 4천만년에 걸쳐 융기하며 거대한 산맥으로 성장하기 시작합니다.
이것이 바로 칼레도니아 산맥으로 불리는 거대한 산맥입니다.
현재의 히말라야 산맥에 맞먹는 8000m급의 산들이 늘어서 있었다고 여겨집니다.
유스테놉테론의 화석은 이 칼레도니아 산맥 기슭에서 주로 발견됩니다.

왜 이장소일까요?

거대한 산맥의 탄생은 구름의 흐름을 가로막아 비탈면에 대량의 비를 내리게 했습니다.
이 비가 모여서 산기슭을 흐르는 강으로 성장해 갑니다.
대륙 내부에 거대한 강이라는 새로운 민물의 세계가 탄생합니다.
대륙주변의 얕은 바다에서 격력하게 생존경쟁을 하던 물고기는 바다에 연결된

거대한 강을 귀중한 피난처로 여겼음이 분명합니다.

하지만 거기엔 큰 문제가 있었습니다.
육상은 이끼나 키가 작은 양치류가 이제 막 진출을 시작했을 뿐이었죠.
강 주위엔 노출된 지면이 펼쳐져 있었습니다.
햇볕이 내리쬐면 이로울게 없는 가뭄을 겪고 비가오면 넘쳐나는 물로 탁류에 휩싸여서

탄생직후의 담수역은 아직 물고기를 끌어들일 수 없는변동이 심한 가혹한 환경이었습니다.
그 환경을 바꾼건 생물자신의 힘이었습니다.

미국 펜실베니아주 레드힐
이곳은 약 3억 7천만년 전 칼레도니아산맥의 기슭이었고 근처엔 몇 줄기의 큰 강이 흘렀습니다.
이 지층으로부터 물고기를 담수역으로 불러들인 어느생물의 화석이 발견되었습니다.

아키옵테리스.

3억 7천만년 전에 탄생한 지구 초창기의 나무입니다.
아키옵테리스는 현재의 침엽수를 닮은 모습을 하고 있습니다.
지상 최초로 두툼한 줄기를 획득한 수목입니다.
아키옵테리스는 뿌리를 땅 속 깊숙히 펼쳐서 토양을 안정시켰고 해마다 성장하는 거듭하는 줄기를 지녔습니다.
크기는 최대 20m까지 성장한 것으로 보입니다.
아키옵테리스의 등장은 강을 둘러싼 환경을 크게 변화시켰습니다.
아키옵테리스가 탄생하기 전에는 가혹한 세계였던 대지.
그곳을 지구 최초의 숲이 뒤덮여갑니다.
햇볕이 내리쬐던 지면은 나무그늘로 덮이고 숲 사이엔 호수나 늪지대도 생겨서 수중생물에겐

새로운 서식지가 차례대로 태어납니다.
우리의 선조 유스테놉테론이 바다를 벗어나 민물 세계로 진출한건 바로 이 시기에 해당합니다.
아키옵테리스는 또 한가지 중요한 역활을 했습니다.
잎이 떨어지면 물고기에겐 물속의 귀중한 영양원이 됬습니다.

아키옵테리스의 잎은 세균에 의해 분해되서 플랑크톤이나 물고기의 먹이로 이용됬죠.
이렇게해서 태어난 풍성한 담수역에서 물고기들은 다양한 진화를 이루게 됩니다.
아키옵테리스숲의 탄생은 바다를 벗어난 불리한 입장의 물고기들에게 새 세상을 열여주었습니다.
민물세계로 진출한 우리의 선조에겐 아키옵테리스는 바로 은인같은 나무였습니다.
하지만 나무의 탄생은 생명에게 도약의 기회를 줌과 동시에 큰 시련도 가져왔습니다.
새로 진출한 습지대에서 우리선조가 직면한 시련은 무엇일까요?

3억 7천만년 전.
물고기들이 피신했던 대륙 내부의 담수역에도 혹독한 건기가 있었습니다.

강이나 호수는 드넓은 바다에 비해 환경의 변동이 심해서 거듭해서 심각한 물부족을 겪었죠.
게다가 은인같은 나무인 아키옵테리스조차 건기가 되면 재앙을 초래했습니다.
세균이 물속에 떨어진 아키옵테리스잎을 분해할때 대량의 산소를 소비하기 때문입니다.
담수역에서 살아남으려면 산소결핍극복이 최대의 과제였습니다.
우리의 선조는 이 시련을 어떻게 극복했을까요?

과학자가 보는 폐의 탄생 시나리오입니다.
폐는 식도의 일부가 변해서 생겨났다고 봅니다.
물고기가 바다에서 담수역으로 진출했을때 이 돌기가 크게 부풀었습니다.
그 내부엔 모세혈관이 둘러쳐져서 보다 많은 산소를 흡수하도록 진화해갔습니다.
이렇듯 폐는 담수세계의 극심한 환경변화를 겪었던 물고기들이 할수없이 획득한 기관이었습니다.
폐를 지님으로서 그 후의 생명은 큰 도약을 이뤘습니다.
바다에서 태어난 우리의 생명이 지상에서 하늘까지 모든것으로 진출하는 계기가 됬죠.

그 뿐만이 아닙니다.
폐의탄생은 수중생활을 계속해오던 물고기에게도 커다란 진화를 초래했습니다.
현재 우리가 보는 물고기의 대부분은 이 시기에 담수역에서 한때 폐를 획득한 물고기의 후손입니다.
바닷물고기가 공통적으로 지닌 부레는 폐가 진화한 것입니다.
실은 우리의 선조 유스테놉테론이 담수역으로 피신했을때 바다에 계속 살던 물고기들은 그 후 전멸하고 맙니다.
대신에 폐를 지닌 물고기들이 담수역에서 바다로 다시 진출합니다.
산소결핍에 염려가 없는 바다로 진출함으로써 물고기의 폐는 부레로 변했습니다.
그래서 에너지를 낭비하지 않고 좀 더 빨리 헤엄칠 수 있게 됬죠.

칼레도니아 산맥 기슭에 펼쳐진 숲과 물의 세계.
그곳은 현재의 바다로부터 육지에 살게된 다양한 생물에겐 바다에 이은 제2의 고향이었습니다.
폐를 획득해서 신천지에 적응한 우리의 선조는 마침내 손을 지니게 됩니다.
거기엔 어떤 예기가 숨어 있을까요?

3억6천만년전의 아칸소스테가.
놀랍게도 이 화석엔 손가락이 있는 손이 확실히 남아있습니다.
지구상에서 손을 지닌 생물이 처음으로 실현된 것이죠.
몸길이는 약 1m.
꼬리엔 물고기의 특징인 지느러미가 있습니다.
한편으로는 특이하게도 물고기에 비해 튼튼해졌고 목을 움직일 수 있었다고 여겨집니다.
유스테놉테론에서 진화한 아칸소스테가는 가슴지느러미를 손으로, 배지느러미를 발로 진화시켰습니다.
클렉박사에겐 1000만년사이에 왜 이런 진화가 일어났는지가 큰 수수께끼였습니다.
더구나 아칸소스테가의 손가락은 8개나 됬습니다.

그때까지 과학상식으론 손가락이 진화초기부터 5개라고 생각했죠.
손가락이 5개 이상인 생물의 화석이 발견된 적이 없었으니까요.
게다가 손가락이 있는 손은 생물이 육상생활을 시작한 뒤에 진화했다고 여겼습니다.
그것만으로도 아칸소스테가의 발견은 손의 진화기원을 알려주는 새로운 증거로서 과학계에 큰 충격을 주었습니다.
처음 클렉박사는 육상을 걷기위해 손발이 진화한 것으로 생각했습니다.
그런데 골격분석을 진행한 결과 그건 불가능하다는 결론에 도달했습니다.

아칸소스테가의 팔은 몸 옆으로 튀어나온 구조입니다.
이 구조로는 중력이 걸리는 육상에서는 도저히 몸을 지탱할수가 없습니다.
아칸소스테가의 움직임은 몸을 좌우로 틀면서 전진했습니다.

이렇게 움직이는 한 빨리 헤엄치기는 어려웠을겁니다.
빨리 헤엄치려면 보통의 물고기처럼 사지가 없는 편이 물의 저항도 적고 유리하겠죠.
왜 아칸소스테가가 사지를 진화시켰을까요?

온몸이 단단한 비늘로 덮여있던 하이네리아의 길이는 무려 5m.
이를 지닌 물고기중에서 당시 최고의 육식 어류였던 하이네리아입니다.
분명 강의 왕같은 존재였죠.
"하이네리아는 레드힐 생태계에서 가장 사나운 물고기였습니다.
하이네리아 몸 구조로 보면 매우 빨리 헤엄치는 동물이며 먹이를 재빨리 추적해서 거대한 이로 사냥을 합니다.
대조적으로 초기의 사지류는 도망치기위한 몸구조를 갖추지 못한것 같습니다.
그래서 우리의 선조는 하이네리아를 당해낼수가 없죠.
" -테드 디슐러 박사 미국 필라델피아 과학아카데미-

이 시기엔 바다로부터의 피난처였던

담수세계도 생존경쟁이 지극히 격렬해졌습니다.
길이가 5m나 되는 하이네리아에 비해 1m정도 밖에 안되는 아칸소스테가는 보잘것없는 존재였습니다.
눈에 뛸 경우 가혹한 운명이 기다렸을테죠.
약자의 입장이었던 아칸소스테가는 어떤 식으로 살아남았을까요?

지구최초의 나무 아키옵테리스는 또하나의 이로움을 선사했습니다.
아키옵테리스는 가지와 잎을 함께 떨어뜨리는 매우 드문 특징이 있었습니다.
당시의 물속엔 아키옵테리스의 나뭇가지가 대량으로 쌓여있었을겁니다.
클렉박사는 아칸소스테가가 살던 장소는 그런 대량의 나뭇가지가 떨어진 물가였다고 여깁니다.

아칸소스테가는 약한 존재였습니다.
깊은 강이나 호수 중심부에서 헤엄치는건 포기하고 나뭇가지 속에서 숨죽이며 살아갔죠.
나뭇가지속에 숨는데는 손이 매우 편리했습니다.
손으로 나뭇가지를 헤치며 전진하면서 작은 물고기등을 먹었을 겁니다.
하이네리아라는 거대한 천적을 눈 앞에 둔 그 때,

우리의 선조는 대항하기 위해 무기를 준비한것이 아닌 싸움을 피하는 길을 택했습니다.
그게 뜻하지 않은 도약으로 이어졌습니다.

손을 지녀서 나뭇가지를 헤칠수 있었던 아칸소스테가는

큰 물고기는 들어갈 수 없는 얕은 여울이나 물가로 진출할 수 있었죠.
아칸소스테가의 후손들은 가혹한 환경에 몰린 약자였습니다.
물 속에 머무는 한 그 후손들이 번영할 기회는 결코 오지 않았을 겁니다.
하지만 언제부턴가 아칸소스테가의 눈은 전혀 새로운 세계로 향해 있었습니다.
그리고 수백만년의 시간이 흐른 후 첫 발을 내딛게 됩니다.
마침내 우리에게로 이어지는 상륙준비가 갖추어 집니다.

육상을 걸은 최초의 동물은 약 3억 6천만년 전에 실현됬다고 여겨집니다.

몸길이는 약 1m.
아칸소스테가의 후손에 해당하는 페데르페스라는 동물입니다.
페데르페스 피네예(Pederpes finneyae)란? [약 3억 4,800만~3억 4 ,400만년 전에 살았던

동물로 짧은 다리와 큰 두개골을 가진 1㎙정도 되는 최초의 보행동물] 약자로부터 왕이 된 도전자.
단 한종류의 생물이 이뤄낸 어머니품인 바다로부터의 이탈은 지금 지상에 사는

모든 척추동물을 탄생시킨 크나큰 도약이었습니다.
우리들 생명을 육상으로 내 몰은 움직이는 대지.
그 후 우리에게로 이어지는 진화는 이 움직이는 무대로 계속됩니다.

상륙한 후에 진화속도는 단숨에 가속됬습니다.
바다에 비해 훨씬 다양한 환경이 다양한 진화를 재촉했죠.
그렇듯 움직이는 대지위에서 우리의 선조는 6천만년 전 또다시 운명적인 만남을 가집니다.
열매를 맺는 피자식물이란 나무와의 만남입니다.
그때까지 발톱을 세우면서 나무에 오를수밖에 없었던 포유류는

그 손으로 열매를 붙잡기 위해 물건을 쥐는 손을 진화시켰습니다.

엄지의 위치를 바꿔서 열매를 붙잡은 그 순간, 우리 영장류의 번영이 시작됬습니다.
그리고 숲에서 나온 인류는 손을 더욱 진화시켜 다양한 물건을 만들어냈습니다.
게다가 손은 자신의 기분이나 감정을 표현하기까지 이르렀습니다.

우리들의 손.
이것은 4억년 전 습지대로 피신한 선조로부터 물려받은 생명의 끊임없는 진화의 결과입니다.

[경반 (鏡盤)]

_()_