파충류에서 진화한 공룡과 포유류의 선조

[vicfalls]

감정이 어디서 시작됐는지 지질학적 근거를 따라 2억 5천만 년 전으로 거슬러 올라가 보자고생대 페름기 말에 발생한 시베리아 현무암 범람(flood basalt eruption)으로 트라이아스기 말에서 쥐라기 초까지의 산소 농도는 대략 15% 정도로 낮아졌다고 추정한다. 현재 대기 중의 산소 농도는 21%이므로 페름기 말에서 쥐라기 초까지 거의 1억 년간 저산소 상태였다는 것이다.트라이아스기 말에 출현한 공룡과 포유동물의 선조는 비슷한 시기에 파충류에서 진화했다. 공룡과 포유류 선조는 저산소 상태에 적응해야 했지요. 공룡은 식도를 변형하여 공기주머니인 기낭을 만들었고, 포유동물은 허리 부근 갈비뼈가 사라지며 횡격막이 생기는 몸의 구조 변화가 일어났다고 추정한다. 공룡의 기낭은 화석을 남기기 어려워 그 증거를 직접 찾기 어렵지만, 공룡에서 진화한 조류의 기낭과 그로 인한 산소 호흡 능력의 발달을 보면, 추측이 가능하다. 낮아진 산소 농도는 쥐라기부터 서서히 회복된다. 중생대 백악기에는 슈퍼플룸의 영향으로 해양에서 대규모 현무암 범람이 일어나, 대기 중의 이산화탄소가 신생대의 5배 이상으로 높았다. 이산화탄소 농도가 너무 높아지면 식물의 성장이 활발해지지만, 잎의 영양분은 결핍될 수 있지요. 그래서 공룡은 더 많은 잎을 먹어야 하고, 위도 커지고 몸집이 거대해진다. 초기에는 뒷다리로 직립보행하는 작은 렙토르였으나 백악기에는 길이 20ｍ에 몸무게가 10t이나 되는 거대 공룡들이 출현하지요. 공룡의 진화는 곧 몸의 거대화였다.
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이와 달리 저산소 상태에 적응하는 포유류의 진화 방향은 뇌의 진화였다. 쥐라기와 백악기 동안 포유류 선조 동물의 크기는 10㎝ 정도로 작은 상태로 고정되었지만, 밤이라는 생태 환경으로의 진출에 성공했다. 낮의 환경은 공룡이 지배하는 세계였기에, 작은 포유류는 활동하기 위험한 환경이었겠지요. 따라서 낮에는 땅굴 속에 숨어 있다가 밤에 먹이를 찾아 어둠 속으로 나아갔다. 중생대 밤에는 곤충이 존재했고 곤충이 내는 소리를 예민해진 포유류의 청각이 포착한다. 파충류는 아래턱뼈가 3개 조각인데 반해, 포유류의 턱뼈는 하나이다. 포유류는 진화과정에서 아래턱 2개의 뼈가 귀 쪽으로 이동하여 속귀뼈인 망치뼈와 모루뼈로 정착했다. 청각이 예민해져 소리내는 곤충을 찾기 쉬워졌지요. 포유류의 어금니도 삼융기치로 진화하여 먹이 분쇄에 적합하게 변화했다. 밤으로 진출한 작은 포유동물이 어둠 속에서 이동하며, 균형감각이 발달하고 천적에 대비하여 주의력도 강해집니다. 청각의 예민화, 어금니의 진화, 균형감각, 주의력은 모두 신경계 발달의 추진력이 되어 포유동물의 뇌는 2배로 증가한다.

페름기 말, 현무암 홍수(Flood Basalt) 상상도 ⓒ신시내티 대학‘페름’은 페름기 지층이 처음 발견된 러시아 지역 이름에서 유래했다.

광대한 시베리아 트랩 범위

유네스코 세계자연유산, 푸토라나 고원 ⓒ OlgaChuma

시베리아 트랩의 산물인 푸토라나 고원은 중앙 시베리아 고원의 가장 높은 지점이다.

인도 중서부 데칸고원의 데칸트랩 항공사진 ⓒ Planet Labs, Inc데칸트랩은 지구상에서 가장 큰 화산활동 지형으로, 공룡이 멸종했던 백악기 말의 대멸종(+암석충돌) 사건을 나타낸다.

디메트로돈의 뼈 © 워싱턴국립자연사박물관페름기에 번성한 디메트로돈은 현생 포유류와 먼 관계가 있다(반룡류, 단궁류). 단궁류들은 이빨이 변이되어 진화한 첫 네발동물이었다. 일반 파충류는 먹이를 삼켰지만, 디메트로돈과 같은 단궁류는 이빨이 먹이를 작게 잘라 쉽게 섭취할 수 있도록 진화했다. 궁극적으로 이들은 현생 포유류에게 귀중한 이빨을 전해주었다고 볼 수 있다.

디메트로돈 그란디스 두개골 (미시간대 자연사박물관 소장). Dimetrodon은 '두 종류의 이빨'이라는 뜻이다.

디메트로돈의 뼈 화석디메트로돈의 특이점은 등에 있는 커다란 돛이다. 돛에는 혈관이 분포하고 있어 체온을 조절하는 데 사용되었다고 추측한다.

과학 삽화가 찰스 로버트 나이트의 디메트로돈 그림

트리낙소돈 골격도 중생대 트라이아스기 전기에 살았던 잡식성 견치아목 단궁류의 일종. 트리낙소돈은 삼지창처럼 끝이 세 갈래로 갈라진 것을 지칭하는 그리스어 '트리낙스(θρῖναξ, thrīnax)’와 이빨을 의미하는 '오돈(ὀδών, odṓn)'을 합친 '삼지창 이빨'이라는 뜻이다.

에오마이아 화석 표뵨 © Zofia Kielan-Jaworowska중생대 백악기에 나타난 모든 포유류의 직계 선조. 어금니가 출현했다. Eomaia는 '새벽의 어머니'라는 뜻.

새의 기낭과 폐의 배열

횡격막 diaphragm

어미의 젖을 먹고 있는 아기 코끼리

새끼를 낳고, 새끼에게 자기 몸의 영양분을 직접 공급해주는 동물은 포유동물밖에 없다. 감정은 포유류가 자기 몸에서 수유하는 새끼를 낳는데서부터 출발했다. 어미와 새끼는 생리적으로 링크됐다가 태어나서는 정서적으로 링크된다.
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https://youtu.be/5ZXYeCqixxw?si=jjcbDnSmpSiW6cBv