[사이언스 데일리] 과학계에서 널리 받아들여지던 사실이 최근에 반박되어 지구가 어떻게 진화했는지에 대한 우리의 이해에 중요한 시사점을 주고 있다. 최근까지 대부분의 지질학자들은 북아메리카와 남아메리카를 잇는 파나마 지협이 350만년 전에 형성되었다고 생각해왔다. 하지만 새로운 자료에 의하면 세계를 크게 바꾼 사건인 파나마 지협의 형성은 그보다 훨씬 먼저 일어났다고 한다.

(2015년 6월 9일 사이언스 데일리 기사 번역)

정보출처: 루이지애나 주립대학

과테말라산(産) 시클리드인 토리크티스 미키(Thorichthys meeki). 루이지애나 주립대학 어류학 큐레이터인 프로산타 차크라바티가 파나마 지협의 형성 시기에 대한 새로운 연구를 위해 수집하였다. Credit: Courtesy of Prosanta Chakrabarty, LSU

과학계에서 널리 받아들여지던 사실이 최근에 반박되어 지구가 어떻게 진화했는지에 대한 우리의 이해에 중요한 시사점을 주고 있다.

최근까지 대부분의 지질학자들은 북아메리카와 남아메리카를 잇는 파나마 지협이 350만년 전에 형성되었다고 생각해왔다.

하지만 새로운 자료에 의하면 세계를 크게 바꾼 사건인 파나마지협의 형성은 그보다 훨씬 먼저 일어났다고 한다. 종합적인 생물학 연구를 통해 과학자들이 확인한 바에 따르면 식물과 동물이 두 대륙 사이를 오가기 시작한 것은 그보다 거의 3000만년 정도 더 이전이라고 한다.

“가장 정확하다고 생각했던 지질학적 사건의 연대가 틀렸다는 이야기입니다.” 루이지애나 주립대학 생명과학과의 부교수이자 루이지애나 주립대학 자연과학 박물관 어류학 큐레이터인 프로산타 차크라바티의 말이다. 중앙아메리카의 민물 및 해양 생물 진화에 대한 차크라바티의 연구는 스미소니언 열대연구소, 미국자연사박물관, 그리고 고텐버그 대학의 동료들과 진행한 연구의 일부분이었는데, 전체 연구는 현생 및 멸종 포유류, 조류, 식물, 어류 및 무척추동물에 대한 종합적인 것으로 ‘미국 국립과학원 회보 (Proceedings of National Academy of Sciences, PNAS)’ 에 출판되었다.

연구자들은 북아메리카와 남아메리카 사이에 식물과 동물들의 큰 이동이 4100만년 전, 2300만년 전, 그리고 800만년 전에 있었다는 것을 발견했다. 한꺼번에 일어난 이 세 차례의 이주는 중앙아메리카에 지질학적 변화가 있었다는 것을 의미한다. 예를 들면 땅덩어리가 형성되고 그 위에 물길이 만들어져서 많은 종류의 식물과 동물이 오가는 것을 도왔다는 것이다.

“이전에는 남아메리카가 외부 세계와 아무 연결 없이 고립되어 있다가 350만년 전에야 비로소 북아메리카와 연결되었다고 생각했습니다. 따라서 남아메리카의 높은 생물다양성을 설명할 유일한 방법은 생물다양성이 매우 빠르게 축적되었다는 것이었죠. 이제 더 긴 역사를 가지게 되었으니 생물다양성이 높아지는 과정과 패턴에 더 많은 시간이 걸렸다는 것을 알 수 있습니다.” 연구의 주저자이자 고텐버그 대학의 연구원인 크리스틴 베이컨의 말이다. “우리 연구결과가 지역적인 수준은 물론 전세계적인 수준 모두에서 생물다양성과 기후에 대해 새로운 이해를 할 수 있게 해주었습니다.”

지질학적으로 지협이 생겨나 단절되었다고 생각되던 시기 이후에도 매우 가까운 관계로 쌍을 이루는 해양 생물이 지협 양쪽에서 발견되는 것을 보면 북아메리카와 남아메리카를 잇고 있는 땅덩어리는 그 어떤 것도 통과할 수 없는 장벽이 아니라 유기체들이 때때로 통과할 수 있는 스펀지 같은 역할을 했다는 것을 알 수 있다. 파나마 운하 확장 공사가 진행되면서 발굴된 새 화석들도 이런 관찰을 뒷받침해준다.

“파나마 지협이 닫힌 것은 지질학에서 가장 큰 사건 중 하나로 생각되었지만, 이제는 대륙들이 어떻게 연결되는가 하는 아주 복잡한 수수께끼의 한 부분이 되었습니다.” 차크라바티의 말이다.

차크라바티와 루이지애나 주립대학의 동료들은 중앙아메리카에서 주요 어류 두 종류의 진화를 연구했다. 하나는 수족관에서 많이 볼 수 있는 시클리드류, 다른 하나는 거피와 소드테일을 포함하는 포에킬리아과였다. 연구팀은 중앙아메리마 모든 나라에서 어류 표본을 수집하고 DNA 염기서열을 분석하여 각 종들 간의 유전적 관계를 알아보았다. 또 수집한 어류표본과 화석 기록에서 발견되는 어류의 골격 구조를 비교해보고 DNA에 기반한 진화계통수를 조정해 각 종들의 나이를 결정했다.

차크라바티의 말에 따르면, 민물고기는 새로운 길이 강이나 호수를 통해 열려야만 이주가 가능하기 때문에 물길이 지나갈 육지가 있어야만 한다. 따라서 이들이 중앙아메리카에서 발견된다는 것은 그보다 일찍 지질학적 변화가 있었다는 것을 의미한다.

“민물고기 종류는 엄청나게 많은데 이 민물고기들은 기본적으로 지형이 변하기 전에는 다른 곳으로 이동할 수가 없다는 게 멋진 점입니다. 따라서 민물고기를 살펴보면 지구의 역사를 읽어낼 수 있죠.” 차크라바티의 말이다.

파나마지협의 형성은 지구 전체에 영향을 끼쳤다. 파나마지협이 대서양과 태평양을 갈라놓아 해수면과 해류를 바꿔놓았다. 지구 전체의 온도에도 영향을 미쳤기 때문에 빙하기의 원인이 되었을 가능성도 있다.

“이 지역 전체가 지질학적으로 매우 복잡합니다. 생물학이 그에 대한 정보를 줄 수 있다는 것은 놀라운 일이죠.” 차크라바티는 중앙아메리카의 민물고기에 대한 연구를 15년간 수행해 왔다. 차크라바티는 미국 국립과학재단으로부터 100만 달러 이상의 지원을 받았다. 차크라바티와 그의 연구실에서는 중앙아메리카 모든 국가에서 어류 종들을 수집했고, 루이지애나 주립대학의 표본 컬렉션을 남아메리카와 대앤틸리스 제도, 그리고 아시아지 확장시켰다. 차크라바티는 현재 남아메리카, 중앙아메리카, 그리고 대앤틸리스 제도 사이의 민물고기 이주 및 진화를 연구하고 있는데 이것은 5000만년에서 6000만년 전에 시작되었을 가능성이 있다.

참고문헌

Christine D. Bacon, Daniele Silvestro, Carlos Jaramillo, Brian Tilston Smith, Prosanta Chakrabarty, Alexandre Antonelli. Biological evidence supports an early and complex emergence of the Isthmus of Panama. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2015; 112 (19): 6110 DOI: 10.1073/pnas.1423853112

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