포유류의 직립 자세 발달 과정과 시기
- 기초과학 / 문광주 기자 / 2025-06-25 10:34:00
4분 읽기
- 포유류의 역사는 3억 년 이상, 작은 도마뱀을 닮았고 팔다리를 넓게 벌린 채 움직였다.
- 60종 이상의 초기 포유류 조상과 140종의 현생 포유류, 파충류, 양서류의 상완골을 분석
- 일부 포유류 조상은 여전히 파충류와 같은 방식으로, 다른 조상들은 직립 보행 발달 시켜
- 최초의 초기 포유류 수직 보행은, 아마도 공룡 시대 말기인 약 6천600만 년 전에야 가능
포유류의 역사는 3억 년 이상 거슬러 올라간다. 그러나 외형적으로 우리의 초기 조상은 현대 포유류와 거의 공통점이 없었다. 작은 도마뱀을 닮았고 팔다리를 넓게 벌린 채 비슷하게 움직였다. 오늘날 포유류는 수직 자세(parasagittal): 즉,다리가 몸 아래에 수직으로 위치한다. 이 심오한 변화는 견갑대의 단순화, 절구관절의 발달, 사지의 정렬을 포함한 수많은 해부학적 적응을 필요로 했다. 그렇다면 보행과 자세의 이러한 주요 변화는 언제, 어떻게 일어났을까?
한 세기의 미스터리를 따라
고생물학자들은 100년 넘게 이러한 질문에 대한 답을 찾으려고 노력해 왔다. 일반적인 이론은 보행의 심오한 변화가 선형적이었으며, 점차 현대적 상태에 접근하고 있다는 것이다. 그러나 이러한 가정은 극히 잘 보존된 몇몇 화석의 뼈 형태 분석에만 근거한다. 하버드 대학교의 로버트 브로클허스트(Robert Broklehurst)와 그의 연구팀은 이러한 가정이 근시안적이라고 비판한다.
브로클허스트는 "포유류와 그 조상의 자세 진화에 대한 전체적인 그림을 이해하려면 가능한 한 많은 화석을 조사하고 뼈의 형태뿐만 아니라 기능과 역학까지 살펴봐야 한다는 것을 알고 있었다"고 설명했다. 따라서 그와 그의 동료들은 60종 이상의 초기 포유류 조상과 140종의 현생 포유류, 파충류, 양서류의 상완골을 분석했다.
직선형 발달은 없다.
고생물학자들은 비교 분석을 위해 각 뼈의 표면을 지도화하여 길이, 질량 분포, 근육 지렛대 작용, 그리고 뼈가 길이 방향으로 꼬이는 정도와 같은 특징을 측정했다. 이러한 특징들은 특정 유형의 이동과 연관되어 있으며, 연구팀은 이를 통해 다양한 동물 종의 자세와 이동, 그리고 일반적인 포유류 자세의 진화를 재구성할 수 있었다.
결과:
비교 분석 결과, 파충류와 유사한 자세에서 직립 자세로의 포유류 진화는 이전에 생각했던 것보다 훨씬 더 역동적이고 복잡했다. 선임 저자인 스테파니 피어스(Stephanie Pierce)는 "직립 자세로 가는 길은 직선이 아니었다"며 "포유류의 조상은 현대 포유류가 맨 위에 있는 사다리의 계단이 아니었다"고 설명했다.
혁신의 폭발과 독특한 고대 포유류 걸음걸이
포유류 자세의 진화는 여러 적응 방사(放射), 즉 진화적 "혁신의 폭발"의 형태로 일어났으며, 각 방사는 다양한 이동 방식을 낳았다. 이러한 이동 방식은 서로 공존했다. 예를 들어, 일부 포유류 조상은 여전히 파충류와 같은 방식으로 걷는 반면, 다른 조상들은 생활 방식에 따라 이미 직립 보행을 발달시켰다. 이는 또한 수직형 보행의 개별적인 특징들이 여러 차례 독립적으로 진화했을 가능성을 시사한다.
이 연구는 또한 우리의 초기 포유류 조상조차도 이미 독특한 보행 방식을 가지고 있었음을 보여준다. 펼친 다리는 파충류의 다리를 연상시키지만, 파충류처럼 움직이지는 않았다. 오히려 그들의 걸음걸이는 파충류와 오리너구리 같은 단공류의 중간쯤에 있었다고 연구진은 보고했다. 시카고 대학의 공동 저자인 케네스 앤지엘치크는 "그들은 단순히 파충류의 복제품이 아니라, 오늘날 살아있는 어떤 것과도 다소 다른 독립적인 동물이다"고 설명했다.
후기 이정표
하지만 최초의 초기 포유류는 언제 수직 보행을 완전히 익혔을까요? 분석 결과, 이는 아마도 공룡 시대 말기인 약 6천600만 년 전에야 가능했을 것으로 추정된다. 데이터 세트에서 수직형 보행을 실제로 한 최초의 종은 오소리와 비슷한 아달라테리움 후이(Adalatherium hui)였는데, 이는 유대류와 태반 포유류의 공통 조상이었다. 따라서 직립 보행은 놀라울 정도로 늦게 진화했으며, 일반적인 믿음과는 달리 포유류 계통의 초기 특징이 아니었다고 연구진은 보고했다.
포유류 운동의 진화에 대한 더욱 심층적인 통찰을 얻기 위해 연구팀은 현재 선별된 화석 종의 앞다리에 대한 상세 모델을 개발하고 있다. 이를 통해 멸종된 조상의 관절과 근육이 어떻게 기능했는지 더 잘 이해할 수 있을 것이다.
참고 PLOS Biology, 2025; doi: 10.1371/journal.pbio.3003188
출처: PLOS, Harvard University, Department of Organismic and Evolutionary Biology
- 포유류의 역사는 3억 년 이상, 작은 도마뱀을 닮았고 팔다리를 넓게 벌린 채 움직였다.
- 60종 이상의 초기 포유류 조상과 140종의 현생 포유류, 파충류, 양서류의 상완골을 분석
- 일부 포유류 조상은 여전히 파충류와 같은 방식으로, 다른 조상들은 직립 보행 발달 시켜
- 최초의 초기 포유류 수직 보행은, 아마도 공룡 시대 말기인 약 6천600만 년 전에야 가능
100년 진화의 미스터리 해결
포유류의 직립 자세 발달 과정과 시기
많은 파충류와 달리 포유류의 다리는 몸 옆이 아닌 아래에 위치한다. 이것이 개, 말 등이 효율적으로 달리는 이유다. 하지만 이러한 자세의 심오한 변화가 언제 어떻게 발생했는지는 100년 동안 고생물학의 가장 큰 미스터리 중 하나였다. 이제 새로운 연구가 놀라운 해답을 제시하며 포유류의 걸음걸이에 대한 통념을 뒤집는다.
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| ▲ 포유류는 언제 어떻게 전형적인 직립 자세를 진화시켰을까? © Magdalen Mercado, Brocklehurst RJ et al., 2025, PLOS Biology /CC-by 4.0 |
포유류의 역사는 3억 년 이상 거슬러 올라간다. 그러나 외형적으로 우리의 초기 조상은 현대 포유류와 거의 공통점이 없었다. 작은 도마뱀을 닮았고 팔다리를 넓게 벌린 채 비슷하게 움직였다. 오늘날 포유류는 수직 자세(parasagittal): 즉,다리가 몸 아래에 수직으로 위치한다. 이 심오한 변화는 견갑대의 단순화, 절구관절의 발달, 사지의 정렬을 포함한 수많은 해부학적 적응을 필요로 했다. 그렇다면 보행과 자세의 이러한 주요 변화는 언제, 어떻게 일어났을까?
한 세기의 미스터리를 따라
고생물학자들은 100년 넘게 이러한 질문에 대한 답을 찾으려고 노력해 왔다. 일반적인 이론은 보행의 심오한 변화가 선형적이었으며, 점차 현대적 상태에 접근하고 있다는 것이다. 그러나 이러한 가정은 극히 잘 보존된 몇몇 화석의 뼈 형태 분석에만 근거한다. 하버드 대학교의 로버트 브로클허스트(Robert Broklehurst)와 그의 연구팀은 이러한 가정이 근시안적이라고 비판한다.
브로클허스트는 "포유류와 그 조상의 자세 진화에 대한 전체적인 그림을 이해하려면 가능한 한 많은 화석을 조사하고 뼈의 형태뿐만 아니라 기능과 역학까지 살펴봐야 한다는 것을 알고 있었다"고 설명했다. 따라서 그와 그의 동료들은 60종 이상의 초기 포유류 조상과 140종의 현생 포유류, 파충류, 양서류의 상완골을 분석했다.
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| ▲ 초기 포유류 조상인 오피아코돈(위)은 아래 사진의 개처럼 현생 포유류보다 훨씬 더 파충류처럼 걸었다. © Kenneth Angielczyk, Brocklehurst RJ et al., 2025, PLOS Biology /CC-by 4.0 |
직선형 발달은 없다.
고생물학자들은 비교 분석을 위해 각 뼈의 표면을 지도화하여 길이, 질량 분포, 근육 지렛대 작용, 그리고 뼈가 길이 방향으로 꼬이는 정도와 같은 특징을 측정했다. 이러한 특징들은 특정 유형의 이동과 연관되어 있으며, 연구팀은 이를 통해 다양한 동물 종의 자세와 이동, 그리고 일반적인 포유류 자세의 진화를 재구성할 수 있었다.
결과:
비교 분석 결과, 파충류와 유사한 자세에서 직립 자세로의 포유류 진화는 이전에 생각했던 것보다 훨씬 더 역동적이고 복잡했다. 선임 저자인 스테파니 피어스(Stephanie Pierce)는 "직립 자세로 가는 길은 직선이 아니었다"며 "포유류의 조상은 현대 포유류가 맨 위에 있는 사다리의 계단이 아니었다"고 설명했다.
혁신의 폭발과 독특한 고대 포유류 걸음걸이
포유류 자세의 진화는 여러 적응 방사(放射), 즉 진화적 "혁신의 폭발"의 형태로 일어났으며, 각 방사는 다양한 이동 방식을 낳았다. 이러한 이동 방식은 서로 공존했다. 예를 들어, 일부 포유류 조상은 여전히 파충류와 같은 방식으로 걷는 반면, 다른 조상들은 생활 방식에 따라 이미 직립 보행을 발달시켰다. 이는 또한 수직형 보행의 개별적인 특징들이 여러 차례 독립적으로 진화했을 가능성을 시사한다.
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| ▲ 펼친 자세와 직립 자세의 진화. 모든 표본의 계통발생학에 걸쳐 과도기적인 '펼친 자세-직립자세' 지형에 대한 점수를 표시하였으며, 선택된 상완골을 그림으로 나타냈다. 별표는 SURFACE(방법 참조)로 식별된 시궁류(Synapsida)의 진화 체계 변화를 나타낸다. 마디는 문자로 표시했다. S: 시궁류, T: 수궁류(Therapsida), C: 견치류(Cynodontia), M: 포유류(Mammalia), Th: 수궁류(Theria). (출처:Adaptive landscapes unveil the complex evolutionary path from sprawling to upright forelimb function and posture in mammals / PLOS Biology / Published: June 24, 2025) https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3003188.g005 |
이 연구는 또한 우리의 초기 포유류 조상조차도 이미 독특한 보행 방식을 가지고 있었음을 보여준다. 펼친 다리는 파충류의 다리를 연상시키지만, 파충류처럼 움직이지는 않았다. 오히려 그들의 걸음걸이는 파충류와 오리너구리 같은 단공류의 중간쯤에 있었다고 연구진은 보고했다. 시카고 대학의 공동 저자인 케네스 앤지엘치크는 "그들은 단순히 파충류의 복제품이 아니라, 오늘날 살아있는 어떤 것과도 다소 다른 독립적인 동물이다"고 설명했다.
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| ▲ 다양한 동물 그룹의 자세 비교 © Magdalen Mercado, Brocklehurst RJ et al., 2025, PLOS Biology /CC-by 4.0 |
후기 이정표
하지만 최초의 초기 포유류는 언제 수직 보행을 완전히 익혔을까요? 분석 결과, 이는 아마도 공룡 시대 말기인 약 6천600만 년 전에야 가능했을 것으로 추정된다. 데이터 세트에서 수직형 보행을 실제로 한 최초의 종은 오소리와 비슷한 아달라테리움 후이(Adalatherium hui)였는데, 이는 유대류와 태반 포유류의 공통 조상이었다. 따라서 직립 보행은 놀라울 정도로 늦게 진화했으며, 일반적인 믿음과는 달리 포유류 계통의 초기 특징이 아니었다고 연구진은 보고했다.
포유류 운동의 진화에 대한 더욱 심층적인 통찰을 얻기 위해 연구팀은 현재 선별된 화석 종의 앞다리에 대한 상세 모델을 개발하고 있다. 이를 통해 멸종된 조상의 관절과 근육이 어떻게 기능했는지 더 잘 이해할 수 있을 것이다.
참고 PLOS Biology, 2025; doi: 10.1371/journal.pbio.3003188
출처: PLOS, Harvard University, Department of Organismic and Evolutionary Biology
[더사이언스플러스=문광주 기자]
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