[사이언스 데일리] 플라이스토세가 끝날 무렵 유라시아 북부에 살던 매머드는 미네랄 부족에 시달렸다. 생태계에 큰 무생물적 변화가 일어나면서 지화학적 스트레스의 결과로 매머드는 멸종했다. 매머드는 필수 화학 원소들을 충분히 섭취하지 못했을 가능성이 매우 높다.

(2015년 10월 27일 사이언스 데일리 기사 번역)

정보출처: 톰스크 대학 (National Research Tomsk State University)

어린 매머드의 두개골. Credit: Copyright TSU

플라이스토세가 끝날 무렵 유라시아 북부에 살던 매머드는 미네랄 부족에 시달렸다. 생태계에 무생물학적으로 큰 변화가 일어나면서 지화학적 스트레스의 결과로 매머드는 멸종했다. 매머드는 필수 화학 원소들을 충분히 섭취하지 못했을 가능성이 매우 높다. 톰스크 대학의 고생물학자들은 15년에 걸친 대규모 연구를 통해 이와 같은 가설을 개발했다. 자세한 정보는 중생대 및 신생대 대륙생태계 연구실의 수장으로 톰스크 대학 지질 및 지리학부에 소속된 세르게이 레슈친스키의 논문에서 찾아볼 수 있다. 논문은 학술지 ‘고고과학 및 인류과학 (Archaeological and Anthropological Sciences)’ 에 출판되었다.

세계 곳곳의 연구자들은 플라이스토세 거대동물군을 대표하다시피 하는 가장 눈에 띄는 동물, 즉 매머드의 멸종 원인을 찾아내기 위해 노력하고 있다. 크게 두 가지 이론이 있다. 미소기후의 변화와 인류로부터 받게 된 압력, 그리고 아마도 두 가지 요인이 동시에 작용한 결과였을 수 있다. 그 외에도 이보다 훨씬 덜 선호되는 매머드 멸종의 원인으로는 전염병과 운석 등의 낙하를 들 수 있다. 하지만 마무투스 프리미게니우스 (Mammuthus primigenius, 매머드의 학명) 가 살던 환경의 지화학적 변화에는 관심을 기울이는 사람이 거의 없었다.

세르게이 레슈친스키의 말에 의하면 매머드들의 유해를 조사하다보면 골격에 생기는 병, 즉 골다공증, 골섬유증, 골연화증 (뼈가 물러지고 휘어지는 병), 관절증 및 기타 관절에 관련된 병의 흔적을 쉽게 찾아볼 수 있다.고 한다. 레슈친스키는 또 어떤 뼈의 관절 부위 표면을 보면 이런 병들로 인해 작은 손상을 입은 경우 뿐 아니라 크게 손상되거나 잘려나간 흔적도 보인다는 것을 강조한다. 골다공증을 예로 들면 별개의 컬렉션들로부터 90%의 표본에서 이 병의 흔적이 발견되었다.

이 질병들은 매머드에게 큰 외상을 남긴다. 버텨야 하는 무게가 적은 경우에도 발을 삐거나 금이 갈 수 있다. 다리나 척추가 부러진 매머드는 충분한 양의 음식을 먹지 못하고 무리를 따라갈 수 없게 된다. 이런 개체들은 곧 포식자들로부터 사냥을 당해 죽는다. 그 결과, 자연은 거대동물보다 강력하고 매머드는 멸종하고 만다.

2003년부터 2013년까지 세르게이 레슈친스키는 유라시아 북부 매머드로부터 23,500 개의 뼈와 이빨을 분석하며 지방성 병의 증상을 확인하려고 했다. 돋보기 (10배), 그리고 스테레오현미경 (200배까지 확대 가능) 으로 보는 연마된 단면과 골조직학 슬라이드, 그리고 주사전자현미경 (10,000 배까지 확대 가능) 은 물론 X선 투시기와 밀도계 등을 이용하자 파괴적인 결과를 가져온 변화들을 밝혀낼 수 있었다.

연구자들은 러시아, 폴란드, 그리고 체코공화국의 호성층 및 충적층의 비스트 솔로네츠 (beast solonetzs) 에서 발견된 매머드의 뼈와 이빨을 조사했다.

비스트 솔로네츠는 특정 대량원소 및 미량원소의 함량이 높은 지표면의 특정 영역을 가리키는 러시아어이다. “솔트 릭 (salt lick)”, “미네랄 릭 (mineral lick)” 이나 “미네랄 소스 (mineral source)” 보다는 더 넓은 의미를 가지고 있다. 비스트 솔로네츠 안에서 동물들은 토양과 암석을 먹고 샘에서 솟아나오는 광물이 함유된 물을 마시며 항상성을 유지한다. 이런 행위는 “돌을 먹는 버릇 (lithophagy)” 라는 단어의 정의와 일치한다.

동물들이 골격, 근육, 피부, 털 및 그외 몸 여러 곳의 건강상태를 유지하기 위해서는 많은 수의 화학원소들이 필수적이다. 만일 부족한 광물을 제 때 섭취하지 못한다면 그 동물에게는 불행한 운명이 기다리고 있다.

영장류들처럼 돌을 먹는 버릇, 또는 흙을 먹는 버릇 (geophagy) 은 현생 동물의 삶에서 흔하게 볼 수 있는 것이다. 따라서 후기 플라이스토세 유라시아 북부에서 돌을 먹는 동물들 중 가장 큰 것이 매머드였다는 데에는 의심할 여지가 없다. 이 주장은 또 매머드 사체의 소화내장기관과 분화석에서 자주 발견되는 광물질들을 보면 확인할 수 있다. 때로는 분화석의 90% 가 광물질인 경우도 있다.

광물 기근이 절정에 이르렀을 때 비스트 솔로네츠는 매머드를 비롯한 기타 거대 포유류들에게 일종의 활동 중심지 같은 곳이 되었다. 광물 기근에 특히 매머드가 취약했다는 사실은 플라이스토세 말기의 매머드 “공동묘지” 에서 확인할 수 있다.

톰스크 대학의 연구자들은 여러 컬렉션의 매머드 뼈와 이빨 전체 수의 70% 혹은 그 이상에 심각한 질병이 있었다는 것을 발견했다. 대부분의 경우 여러 가지 심각한 질병들이 함께 발견되어 동일한 원인에서 이들 병이 생겼다는 것을 간접적으로 보여준다. 몇몇 발굴지 (크라스노야르스카야 쿠리아, 크라쿠프 스파지스타 거리) 에서 발굴한 표본들에 가장 흔한 병은 골다공증이었다. 갓 태어난 매머드를 비롯해 모든 연령에 걸쳐 병이 발견되는데 암컷이 광물 기근에 시달리면서 태아 상태에서부터 병에 걸린 채로 발생하는 것으로 보인다. 골다공증에 의한 뼈의 재흡수는 겉에서 보기에 크기 티가 나지 않는다. 뼈영양장애 증상을 지닌 실제 동물의 비율은 피상적인 조사로 알아낼 수 있는 것보다 더 높으리라는 의미다.

매머드 및 기타 거대한 골격을 가진 대형 초식동물들은 왜 플라이스토세에 지화학적 스트레스를 받게 되었을까?

이 당시 지화학적으로 산성을 띄는 청회색 점토층 환경이 크게 확장되면서 칼슘, 마그네슘, 나트륨, 인, 요오드, 코발트, 구리, 셀레늄, 아연 및 기타 생명 유지에 필수적인 화학 원소들이 크게 부족하게 되었다. 서식지의 변화로 인해 칼슘-마그네슘-나트륨이 풍부한 환경이 산성, 그리고 산성을 띄는 청회색 점토 환경으로 바뀌게 되었다. 후자의 환경은 플라이스토세가 끝날 무렵 가장 넓은 영역을 차지하게 되었고, 오늘날의 유라시아 북부 대부분에서 지배적인 환경이기도 하다. 이 전이는 전반적인 신기구조운동 (neotectonic life) 에 의한 것으로 설명될 수 있는데, 신기구조운동 이후에는 광역기후의 변화가 뒤따라 (17,000-10,000 년 전) 습하고 따뜻한 기후가 되었다. 그 결과 해변의 저지대가 범람하고 중앙 지역은 늪지로 변했다 (영구동결층이 녹은 것도 이유 중 하나였다). 지하수면이 낮아지고 비가 많이 오면서 고원지대와 구릉지의 토양에서는 영양소가 많이 빠져나갔다. 이런 상황에서 찾기 힘든 비스트 솔로네츠가 지화학적 오아시스 역할을 했기 때문에 대형 초식동물이 광물을 섭취하기 위해 모여들었던 것이다. 하지만 홀로세 초기가 되자 이런 오아시스의 숫자가 충분치 않아 고립된 매머드 개체군을 지속시킬 수 없게 된 것으로 보인다. 유사한 비생물적 시나리오가 같은 시기에 매머드의 멸종이 일어난 북아메리카에서도 그려질 수 있을 것이다.

매머드의 몸크기는 감소했고, 뼈와 이빨에서 보이는 심각한 변화는 비생물적 환경이 부정적인 영향을 끼쳤음을 의미한다. 골다공증, 골연화증, 관절부위의 질병을 보면 영양과 관련된 대사질환이 있었다는 것을 알 수 있다.

의학적인 측면에서 질병을 분석하는 방법에 특별히 주목할 필요가 있다. 항상성에 이러한 문제가 생긴 것, 그리고 뼈영양장애가 생긴 것이 좋지 않은 지화학적 조건 하에서 얼마나 빨리 일어나는 일인가? 이번 연구를 통해 살펴본 바에 의하면 이런 심각한 변화는 빠르게 일어났던 것 같다. 타이미르스키 매머드나 셰스타코보-코체구르, 베렐리오크, 루고프스코이, 그리고 크라쿠프 스파지스타 가의 매머드 개체군들에서 볼 수 있는 광범위한 뼈 질병의 양상은 발달 단계와는 들어맞지 않는다. 상대적으로 작은 지화학적 오아시스가 적은 수로만 존재하고 겨울에는 눈이나 산성을 띄는 늪지의 물만을 마셨다면 “말기”의 매머드들은 매 년 6개월에서 10개월 정도는 만성적인 광물 부족에 시달렸을 수 있다.

“혹독한 자연환경이 15,000 년 이상 지속되었다면 고위도 지역에 살던, 육지 생물 중 가장 큰 동물에게는 치명적이었을 겁니다.” 세르게이 레슈친스키의 말이다. “털코뿔소와 동굴곰 역시 같은 운명에 처해졌을 겁니다. 그 외의 대형 초식동물 (아메리카들소, 말과 사슴) 들은 아마도 더 잘 이동할 수 있었기 때문에 서식지와 개체군 크기가 크게 줄었지만 홀로세 초기의 어려움을 이겨냈습니다. 큰 고양이들과 하이에나는 아마도 “매머드” 생태계가 무너지면서 영양 자원이 급격히 줄어들어 멸종했을 겁니다.”

골격계 질병이 높은 비율로 발견된다는 것은 인류가 끼친 충격과 상관없이 매머드에게 돌림병이 있었다는 의미일 수 있으며 인류는 매머드의 모든 영역에 걸쳐 멸종을 가져올 수는 없었을 것이다. 인류는 플라이스토세 거대동물군 멸종의 자연적인 과정에 참여한 일원이자 목격자였다.

(역주: 흥미로운 이야기입니다. 논문을 읽지 않고 논하기는 좀 꺼림칙하지만 기사 자체로만 보자면 몇 가지 약점이 있네요. 일단은 유라시아 북부 전체 (그리고 아메리카 대륙 역시) 에 걸쳐 이런 무생물학적인 변화가 있었다는 것이 잘 수긍이 가지 않고, 인류의 영향을 과소평가하고 있는 것 같기도 하고, 대담한 주장을 뒷받침할 만한 정교한 설명은 부족한 것 같습니다. 단지 골격계 질병이 비정상적으로 높은 비율로 발견된다면 그 원인에 대해 생각해볼 필요는 있겠죠. 시베리아의 털매머드 멸종 원인이 무엇인가에 대해서는 일전에 미시건 대학의 처니와 피셔의 연구를 소개하기도 했습니다.)

참고문헌

Leshchinskiy, S. (2015). Enzootic diseases and extinction of mammoths as a reflection of deep geochemical changes in ecosystems of Northern Eurasia. Archaeological and Anthropological Sciences, 7(3), 297–317. http://doi.org/10.1007/s12520-014-0205-4

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