과학자들은 브리스톨 대학교, 바르셀로나 폼페우 파브라 대학교, 런던 대학교 칼리지는 수생 환경에서 육상 환경으로 전환되는 과정에서 동물의 두개골 화석을 조사하여 네발동물이 물고기보다 두개골 뼈 사이에 더 복잡한 연결을 가지고 있음을 발견했습니다. 그리고 이러한 두개골 해부학적 변형은 육상 생물의 다양성을 장려하기보다는 네발동물 두개골의 진화를 방해했습니다.
네발동물은 어류에서 진화했으며 양서류에서 인간에 이르기까지 모든 것의 조상인 팔다리와 손가락을 가진 최초의 육상 동물이었습니다.
네발동물이 진화하면서 두개골이 어떻게 변했는지 더 잘 이해하기 위해 과학자들은 100개가 넘는 현존 생물과 멸종 생물의 두개골 해부학적 구조를 정량화했습니다.
브리스톨 대학 지구과학부의 수석 저자인 James Rawson은 다음과 같이 말했습니다. “네발동물 두개골은 일반적으로 물고기 조상보다 두개골 뼈가 적지만 단순히 뼈 수를 세는 것만으로는 몇 가지 중요한 데이터를 놓칠 수 있습니다. 우리는 네트워크 분석이라는 기술을 사용했는데, 뼈 수와 함께 두개골 뼈의 배열(어떤 뼈가 어떤 뼈와 연결되는지)을 기록하는 것입니다.”
이 기술의 전문가인 저자 Dr. Borja Esteve-Altava는 다음과 같이 말했습니다. “전통적으로 해부학 연구는 대부분 서술적이거나 질적 연구였습니다. 네트워크 분석은 뼈 사이의 해부학적 관계를 정량화하는 건전한 수학적 프레임워크를 제공합니다. 이는 형태학적 진화에 대한 대부분의 연구에서 종종 간과되는 일종의 데이터입니다."
과학자들은 다음과 같이 말했습니다. "물고기보다 두개골 뼈가 적은 네발동물은 두개골 조직을 더 복잡하게 만들었습니다."
Mr. Rawson은 다음과 같이 덧붙였습니다. “이상하게 보일 수도 있지만 뼈의 수가 적다는 것은 각 뼈가 더 많은 이웃 뼈와 연결되어 더 복잡하게 배열된다는 것을 의미합니다. 현대의 개구리와 도롱뇽은 우리가 연구한 모든 동물 중에서 가장 복잡한 두개골을 가지고 있었습니다.”
초기 네발동물의 두개골은 하나의 단위로 더욱 통합된 반면, 물고기 조상은 여러 개의 별개의 부분으로 구성된 두개골을 가지고 있었습니다.
시간이 지남에 따라 다양한 두개골 해부학을 관찰함으로써 과학자들은 네발동물의 기원이 두개골 뼈 배열의 다양성 감소와 일치한다는 사실도 발견했습니다.
이번 연구의 수석 저자인 Emily Rayfield 교수는 다음과 같이 말했습니다. “우리는 두개골의 이러한 변화가 육지의 새로운 서식지로의 방사선을 촉진하기보다는 네발동물의 진화를 제한하는 것처럼 보인다는 사실에 놀랐습니다. 우리는 목의 진화, 멸종 사건, 두개골 발달의 병목 현상이 원인일 수 있다고 생각합니다.”
미스터 로슨 결론: “우리는 또한 초기 네발동물의 사지뼈에 대한 구조적 가변성이 비슷한 감소를 보았지만, 사지의 감소는 천만년 전에 일어났습니다. 다양한 요인들이 초기 네발동물의 두개골과 팔다리 진화에 영향을 미쳤으며 우리는 진화 역사에서 이 중요한 시기에 대해 훨씬 더 많은 것을 배울 수 있습니다.”
저널 참조 :
- James Rawson, Borja Esteve-Altava 박사, Laura Porro 박사, Hugo Dutel 박사, Emily Rayfield 교수. 초기 네발동물 두개골 진화는 복잡성 증가, 제약 및 지느러미 다리 진화의 오프셋이 특징입니다. 과학의 발전. DOI: DOI: 10.1126/sciadv.adc8875
