왜 포유류에만 엄니(tusk)가 있을까?
- 기초과학 / 문광주 기자 / 2021-10-27 09:39:26
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- 실제 엄니로 간주되기 위해서는 치아가 4가지 특성을 가져야
- 평생 자라고, 입 밖으로 튀어나오고, 턱뼈 고정 아닌 인대로 연결, 범랑질로 덥히지 않아야
- 포유류 조상들은 치아가 평생 계속 자라거나 적어도 청소년기에 계속 자라는 전략 개발
그들은 2억 7천만 년에서 2억 1백만 년 전에 살았고 거북이 머리를 가진 앞발로 무장한 돼지와 닮았다. 초식성 디키노돈시아는 여전히 파충류였지만 후기 후손인 포유류의 일부 특성이 이미 발달했다. 여기에는 돌출된 이빨도 포함됐다. 이 동물은 다른 경우에는 부리 모양의 씹는 막대만 가지고 있었지만 위턱에는 입에서 아래쪽으로 돌출된 긴 송곳니가 있었다. 그들은 그리스어로 "두 개의 개 이빨"을 의미하는 이름을 갖고 있다.
무엇이 진정한 엄니를 만드는가?
이 눈에 띄는 이빨 모양의 이빨은 하버드 대학의 메건 휘트니와 그녀의 동료들에게 이것이 동물의 왕국에서 최초의 진짜 엄니일 수 있는지에 대한 질문을 불러일으켰다. "그러나 먼저 우리는 엄니를 구성하는 것이 정확히 무엇인지 정의해야 했다. 왜냐하면 이 용어는 매우 다르게 사용되기 때문이다"고 Whitney는 말했다. 그녀가 설명하듯이 모든 확대된 송곳니가 엄니도 아니기 때문이다.
따라서 실제 엄니로 간주되기 위해서는 치아가 4가지 특성을 가져야 한다.
예를 들어 개나 고양이의 길쭉한 송곳니는 그렇지 않은 것처럼 지속적으로 그리고 평생 동안 계속 자라야 한다. 입 밖으로 튀어나와야 한다. 턱뼈에 단단히 고정되어서는 안되며 인대로 연결되어야 한다. 마지막으로, 엄니는 단단한 치아 법랑질로 완전히 덮여서는 안된다. 그 대신, 치아의 표면은 무기질 치아 법랑질과 달리 끊임없이 스스로를 갱신할 수 있는 재료인 상아질로 주로 구성되어야 한다.
차이점은 세부 사항에 있다.
이러한 특성을 기반으로 Whitney와 그녀의 팀은 이제 외 치아의 현저한 이빨이 실제 엄니에 대한 모든 요구 사항을 충족하는지 여부를 조사했다. 이를 위해 그들은 서로 다르게 발달된 10개의 쌍치과의 종에서 나온 19개의 화석 치아의 얇은 부분을 분석했다. 또한, 그들은 동물의 턱과 치아 뿌리에 치아가 부착되어 지속적인 치아 성장의 징후가 있는지 검사하기 위해 현미경 단층 촬영을 사용했다.
놀라운 결과:
dicynodontia는 모두 언뜻 보기에는 매우 유사한 송곳니를 가지고 있지만 모두가 실제 엄니의 요구 사항을 충족하지는 않았다. "미세 구조를 보면 다양한 하위 그룹의 치아가 다르다"고 Whitney는 말했다. 따라서 이 길쭉한 치아 중 일부는 치아 법랑질로 완전히 덮여 턱에 단단히 부착되었다. 반면에 다른 동물들은 이미 치아 법랑질이 퇴행돼 탄력적으로 함께 성장했다.
발전된 수렴
흥미롭다.
송곳니에서 엄니로의 전환은 dicynodontia 내에서 혈연관계를 따르지 않았다. Whitney는 "나는 이 과에서 모든 dicynodontia가 엄니를 발달시키기 시작하는 지점이 있을 것이라고 예상했다"며 "그래서 우리가 수렴 발달의 증거를 발견했을 때 매우 충격적이었다는 것을 알게 된 것이다"고 설명했다. 이것에 따르면 실제 엄니는 쌍체돌기의 다른 계통에서 병렬로 여러 번 발달했다.
"에나멜로 덮인 치아는 상아질로 덮인 엄니와는 다른 진화 전략을 나타낸다"고 Whitney는 설명했다. 일부 종의 경우 재생 가능하지 않더라도 매우 단단하고 약간 부서지기 쉬운 치아를 개발하는 것이 더 유익할 수 있다. 영장류와 인간의 조상도 이 치아 변종을 개발했다. 반면에 다른 종은 오늘날의 코끼리와 비슷하게 더 부드럽지만 지속적으로 성장하는 송곳니에 의존한다.
다른 파충류와 달리
그러함에도 모든 디키노돈시아에는 한 가지 공통점이 있다.
많은 원시 파충류나 후기 공룡과 달리, 그들은 일생 이빨을 교체하지 않았거나, 기껏해야 한 번도 이빨을 교체했다. 대신, 이 포유류 조상들은 치아가 평생 계속 자라거나 적어도 청소년기에 계속 자라는 전략을 개발했다. 이것은 어린 동물이 여전히 상아질로 만들어지고 유연한 서스펜션이 있는 이빨을 가지고 있는 일부 종에 의해 나타난다. 반면에 성인의 경우 치아를 법랑질로 코팅하여 턱과 단단하게 융합시켰다.
고생물학자들에 따르면 이것은 실제 엄니가 원래 어린 동물에서 발견된 이빨 모양에서 발달했음을 나타낼 수 있다. 이러한 특성이 유지되는지 생활 방식과 적응의 문제일 수 있다. 포유류는 이러한 기본 호름을 물려받았기 때문에 엄니나 에나멜로 단단한 치아를 발달시킬 수 있었다.
공동 저자인 시카고 필드 박물관(Field Museum)의 Kenneth Angielczyk은 "디키노돈시아가 정말 기괴한 동물일지라도 오늘날의 포유류에 대한 귀중한 정보를 제공한다"고 말했다.
(Proceedings of the Royal Society B Biological Sciences, 2021; doi: 10.1098/rspb.2021.1670)
출처: Field Museum, Harvard University
- 실제 엄니로 간주되기 위해서는 치아가 4가지 특성을 가져야
- 평생 자라고, 입 밖으로 튀어나오고, 턱뼈 고정 아닌 인대로 연결, 범랑질로 덥히지 않아야
- 포유류 조상들은 치아가 평생 계속 자라거나 적어도 청소년기에 계속 자라는 전략 개발
포유류에만 엄니(tusk)가 있는 이유
화석 포유류의 조상은 첫 번째 엄니의 발달을 보여준다.
코끼리, 해마, 멧돼지 등 일부 포유류에는 실제 엄니*가 있지만 이상하게도 다른 동물에는 없다. 연구원들은 이제 이것이 왜 그렇게 되었는지, 그리고 2억 년이 넘는 화석의 도움으로 엄니가 어떻게 발달했는지를 명확히 했다. 따라서 Dicynodontia 그룹의 포유류와 같은 파충류는 정상 치아에서 처음으로 엄니를 발달시켰다.
*엄니(Tusk): 포유류 등의 동물에서 꾸준히 자라서 유달리 크고 길게 된 이를 말한다.
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| ▲ 포유류의 조상인 디키노돈은 머리가 거북이처럼 생겼지만 이미 엄니를 쓰고 있었다.© Marlene Hill Donnelly |
그들은 2억 7천만 년에서 2억 1백만 년 전에 살았고 거북이 머리를 가진 앞발로 무장한 돼지와 닮았다. 초식성 디키노돈시아는 여전히 파충류였지만 후기 후손인 포유류의 일부 특성이 이미 발달했다. 여기에는 돌출된 이빨도 포함됐다. 이 동물은 다른 경우에는 부리 모양의 씹는 막대만 가지고 있었지만 위턱에는 입에서 아래쪽으로 돌출된 긴 송곳니가 있었다. 그들은 그리스어로 "두 개의 개 이빨"을 의미하는 이름을 갖고 있다.
무엇이 진정한 엄니를 만드는가?
이 눈에 띄는 이빨 모양의 이빨은 하버드 대학의 메건 휘트니와 그녀의 동료들에게 이것이 동물의 왕국에서 최초의 진짜 엄니일 수 있는지에 대한 질문을 불러일으켰다. "그러나 먼저 우리는 엄니를 구성하는 것이 정확히 무엇인지 정의해야 했다. 왜냐하면 이 용어는 매우 다르게 사용되기 때문이다"고 Whitney는 말했다. 그녀가 설명하듯이 모든 확대된 송곳니가 엄니도 아니기 때문이다.
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| ▲ 이 dicynodontia 치아에서 상아질(회색)도 치아 법랑질(파란색)로 덮여 있다. © M. Whitney |
따라서 실제 엄니로 간주되기 위해서는 치아가 4가지 특성을 가져야 한다.
예를 들어 개나 고양이의 길쭉한 송곳니는 그렇지 않은 것처럼 지속적으로 그리고 평생 동안 계속 자라야 한다. 입 밖으로 튀어나와야 한다. 턱뼈에 단단히 고정되어서는 안되며 인대로 연결되어야 한다. 마지막으로, 엄니는 단단한 치아 법랑질로 완전히 덮여서는 안된다. 그 대신, 치아의 표면은 무기질 치아 법랑질과 달리 끊임없이 스스로를 갱신할 수 있는 재료인 상아질로 주로 구성되어야 한다.
차이점은 세부 사항에 있다.
이러한 특성을 기반으로 Whitney와 그녀의 팀은 이제 외 치아의 현저한 이빨이 실제 엄니에 대한 모든 요구 사항을 충족하는지 여부를 조사했다. 이를 위해 그들은 서로 다르게 발달된 10개의 쌍치과의 종에서 나온 19개의 화석 치아의 얇은 부분을 분석했다. 또한, 그들은 동물의 턱과 치아 뿌리에 치아가 부착되어 지속적인 치아 성장의 징후가 있는지 검사하기 위해 현미경 단층 촬영을 사용했다.
놀라운 결과:
dicynodontia는 모두 언뜻 보기에는 매우 유사한 송곳니를 가지고 있지만 모두가 실제 엄니의 요구 사항을 충족하지는 않았다. "미세 구조를 보면 다양한 하위 그룹의 치아가 다르다"고 Whitney는 말했다. 따라서 이 길쭉한 치아 중 일부는 치아 법랑질로 완전히 덮여 턱에 단단히 부착되었다. 반면에 다른 동물들은 이미 치아 법랑질이 퇴행돼 탄력적으로 함께 성장했다.
발전된 수렴
흥미롭다.
송곳니에서 엄니로의 전환은 dicynodontia 내에서 혈연관계를 따르지 않았다. Whitney는 "나는 이 과에서 모든 dicynodontia가 엄니를 발달시키기 시작하는 지점이 있을 것이라고 예상했다"며 "그래서 우리가 수렴 발달의 증거를 발견했을 때 매우 충격적이었다는 것을 알게 된 것이다"고 설명했다. 이것에 따르면 실제 엄니는 쌍체돌기의 다른 계통에서 병렬로 여러 번 발달했다.
"에나멜로 덮인 치아는 상아질로 덮인 엄니와는 다른 진화 전략을 나타낸다"고 Whitney는 설명했다. 일부 종의 경우 재생 가능하지 않더라도 매우 단단하고 약간 부서지기 쉬운 치아를 개발하는 것이 더 유익할 수 있다. 영장류와 인간의 조상도 이 치아 변종을 개발했다. 반면에 다른 종은 오늘날의 코끼리와 비슷하게 더 부드럽지만 지속적으로 성장하는 송곳니에 의존한다.
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| ▲ dicynodontia 종 Diictodon의 화석과 밝은 색의 고리로 알아볼 수 있는 법랑질 층이 있는 송곳니의 단면. © M. Whitney |
다른 파충류와 달리
그러함에도 모든 디키노돈시아에는 한 가지 공통점이 있다.
많은 원시 파충류나 후기 공룡과 달리, 그들은 일생 이빨을 교체하지 않았거나, 기껏해야 한 번도 이빨을 교체했다. 대신, 이 포유류 조상들은 치아가 평생 계속 자라거나 적어도 청소년기에 계속 자라는 전략을 개발했다. 이것은 어린 동물이 여전히 상아질로 만들어지고 유연한 서스펜션이 있는 이빨을 가지고 있는 일부 종에 의해 나타난다. 반면에 성인의 경우 치아를 법랑질로 코팅하여 턱과 단단하게 융합시켰다.
고생물학자들에 따르면 이것은 실제 엄니가 원래 어린 동물에서 발견된 이빨 모양에서 발달했음을 나타낼 수 있다. 이러한 특성이 유지되는지 생활 방식과 적응의 문제일 수 있다. 포유류는 이러한 기본 호름을 물려받았기 때문에 엄니나 에나멜로 단단한 치아를 발달시킬 수 있었다.
공동 저자인 시카고 필드 박물관(Field Museum)의 Kenneth Angielczyk은 "디키노돈시아가 정말 기괴한 동물일지라도 오늘날의 포유류에 대한 귀중한 정보를 제공한다"고 말했다.
(Proceedings of the Royal Society B Biological Sciences, 2021; doi: 10.1098/rspb.2021.1670)
출처: Field Museum, Harvard University
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