지구생물의 출현과 진화

 

공룡 대 포유류

 

어찌하다 ‘공룡 다큐’를 보게 되어(그것도 한번만 보려던 것이 2번으로) 이에 대한 주요 내용만 보려합니다.

 

공룡이란? 공룡의 탄생, 진화, 멸종, 또한 새(Bird)로의 진화 등은 재미나고 중요한 내용이나 여기선 넘어갑니다.

 

포유류 조상은 중생대에 야간생활(Nocturnal)을 할 수밖에 없었다. 따라서 시각은 낮의 삼색(적+녹+청)에서 퇴화하여 이색(적녹+청)으로 되고 야간 시각(색이 없고 약한 빛에 민감)이 발달됩니다. 또한 청각이 예민하게 발달되며 이 발달된 청각이 대뇌의 출현과 발달을 촉진하게 되었다는 것이 주내용입니다.

 

여기서 우리가 과제물로 보았듯이 포유류에서

(1)  청각 발달과 대뇌로의 진화

(2)  삼색 -> 이색 -> 다시 삼색(구세계 영장류)

의 내용을 간단히 정리하는 것입니다.

 

사람의 뇌를 구조적(위치적)으로 크게 나누어 보면

(1)  대뇌(Cellebrum, -bra) : 5감각의 받아들이고 이를 처리하며 기억과 의식을 담당

(2)  소뇌(Cellebellum, -bella) : 운동제어, 정교한 운동, 무의식적인 처리

(3)  대뇌변연계(Limbic system) : 해마(Hypocampus)와 편도체(Amygdala), 기억과 감정(공포)

(4)  뇌간(Brain stem) : 간뇌, 연수, 교 등으로 척수와 연결, 호흡, 심장박동 등 기본적인 삶.

 

1. 포유류 대뇌의 진화(라기 보다는 ‘다큐’에 나온 내용을 더 살펴 보기)

 

진화에서 보면 최초의 척삭동물문(Cordata)인 피카야(Pikaya)에서 척삭(원시신경관)이 나타나고 이어 척추동물아문(Vetebrata)의 어류에서 신경중추인 뇌가 나타납니다. 어류는 뇌간과 소뇌가 있습니다.

 

이애 대한 이야기는 아래 이야기로 대신합니다.

http://aids.hallym.ac.kr/d/kns/tutor/bh/bh13.html 뇌신경과학(kns) 소식에서 일부를 연결

 

(인용 시작)이 같은 하등 동물에서도 뇌의 구성은 인간의 뇌와 본질적으로 같다. 그러나 구성은 같아도 그 구조와 주된 기능은 매우 다르다. 전뇌는 인간에게는 심리활동이 통제되는 곳이지만, 어류와 칠성장어에서는 냄새자극의 분석만 하고 있다. 한편 개구리, 도마뱀 등의 양 서류에서는 그 기능이 약간 복잡해졌다.

물에서 육지로 올라온 양서류는 많은 곤란에 부딪혔다. 특히 후각이 현저 하게 손상되었다. 어류는 물에 녹은 물질의 냄새를 느낄 수 있다. 그런데 육지에 올라온 양서류가 냄새를 맡기 위해서는 먼저 콧속의 액체로 냄새 나는 물질을 녹인 후에야 비로소 '냄새를 맡을'수 가 있었다.

양서류의 후각 수용기는 새로운 작업조건에 제대로 적응하지 못하고 전 뇌 에 아무런 정보도 주지 못했다. 이 때문에 전 뇌는 다른 일거리를 찾아야만 했다. 그 결과 양서류 의 전뇌는 시각, 청각 등 많은 자극 분석에 참여하게 되었다. 이에 따라 모든 정보가 집중되는 뇌 부분이 비로소 나타나게 되었다.

포유류의 뇌는 특히 급속하게 진화되었다. 우선 어떤 특정한 자극-시각, 청 각, 후각, 피부 자극-만을 전담하여 분석하는 각각의 감각 분야가 나타났다. 하지만 그 윤곽은 아직 명확하지 못했다.

더욱이 고등한 포유류에서는 개개의 감각 분야 사이에 작은 섬 , 이른바 연합분야가 나타났다.

이 연합분야는 뇌가 진화함에 따라 더욱 커지고 발달하였다. 원숭이와 사람 에게는 연합 분야가 대뇌 반구 표면의 상당부분을 차지하고 있다 당연한 일이지만 가장 복잡하고 인간만이 가진 심리 기능을 수행하는 것은 이 연합분야이다. (인용 끝)

뇌간과 소뇌는 기본적인 생물적인 신경중추이다. 냄새는 화학물질을 구별하는 것으로 수백만 종류가 있다. 어류의 전뇌(사람 같으면 대뇌 전두엽 부위)는 냄새 인식과 냄새 기억을 담당하며 이는 다은 뇌 기능에 비해 매우 특이한 보다 진화된 기능이다. 이는 대뇌가 나타나는 전초로 볼 수 있다.

이 냄새를 맡고 분석하고 기억하는 능력은 쇠퇴되면서 시각 기능으로 대체되는 진화를 반복하여 볼 수 있다. 포유류가 야간 생활로 잃게 된 삼색 시각 능력을 공룡이 멸종한 후 다시 회복하게 되는데 이 때 후각능력의 쇠퇴와 맞물려 나타난다. 이러한 증거는 많은 유전자 연구로 밝혀진 것이다.

 

우리가 본 공룡 대 포유류 1편에서 본 것은 Nocturnal life 에서 시각이 후퇴하고 청각이 발달하며 이 것이 바로 대뇌의 발달(진화)로 연결된다는 내용이다.

 

다음은 전혀 이야기된 바 없지만 사적인 생각(추정)으로는 발달된 포유류의 청각 능력은 파충류나 공룡의 그 것과는 비교되지 않는 고수준의 것이며 이는 이어서 음악적 능력(새 노래), 언어 능력(동물의 의사소통)에 이어 드디어 인간의 음악과 언어로 이어지게 되지 않았나 생각해 볼 수 있다고 본다.

 

2. 포유류 색 시각의 진화

 

사람은 색 감각 원추세포가 3 종류가 있어 각각 다른 파장의 빛을 감지한다. 빨간(560nm), 녹색(530nm) 그리고 파랑색(417nm)이다. 반면 많은 포유 동물은 2색만을 감지할 수 있다. 즉, 포유류 조상은 2색이며 이는 ‘다큐’에서 설명하듯이 공룡과의 경쟁에서 시간대를 피하여 야간생활을 하기에 나타난 환경적을 현상으로 알려졌다. 물론 공룡과 파충류는 삼색 능력동물이다.

 

적색과 녹색에 흥분하는 사람의 원추세포의 색 감지 단백질의 유전자는 거의 비슷하며(30nm 차이) 같은 유전자가 복사되어 하나는 돌연변이 되어 다른 색을 감지하도록 진화되었다고 본다. 단 3개의 아미노산이 바뀌면 녹색은 적색을 감지하는 단백질로 바뀐다.

 

구대륙 영장류와 원숭이는 모두 3색인데 신대륙 원숭이는 ‘Howler monkey’외에는 모두 2색 시각을 가졌다. 많은 유전자 연구 결과 ‘Howler monkey’는 신대륙과는 다르게 다시 최근에(아프리카와 아메리카가 분리되던 시절로 약 이천만년 전) 3색 시각으로 재진화 되었음이 밝혀졌다. 구대륙 영장류(인간의 조상)의 적색과 녹색 감지 단백질의 차이는 5%인대 비해 ‘Howler monkey’에서의 차이는 3%로 ‘Howler monkey’가 더 최근에 적-녹 분리가 일어났음을 알 수 있다. 서로 다른 시기와 지역과 환경이지만 진화는 환경에 맞춰 정확히 똑 같은 모습으로 나타남(이를 적응, Adaptation 으로 말한다)을 알 수 있다.

 

같은 종류라 하더라도 동굴이나 땅 밑과 같이 어두운 환경이면 어김없이 3색이 2색, 단색, 영색, 아예 없음(장님 동물)로 진화(?)함을 잘 알려졌다.

 

4. 그 밖의 공룡 이야기(중 기억되는 것)

(1) 초식공룡은 영양이 적고 소화가 힘든 그 때의 식물(침엽수 등)을 소화하기 위해 커다란 위가 필요하다(미생물을 이용한 혐기성 발효를 위해 온도를 높이고 긴 (발효)시간이 필요하고). 이에 몸이 커지는 방향으로 진화하고 이를 먹기 위해 육식공룡도 몸이 크는 쪽으로 진화했다고 본다.

(반대도 가능,,, 육식공룡이 커져 이를 막기 위해 초식공룡은 더 커졌고 또 육식공룡은…)

 

(2) 티라노사우루스는 어릴 적에 매우 빠르게 자랐으며 어린 공룡과 어른 공룡이 팀웤으로 사냥을 했다(애들은 빠르게 목표 동물을 몰고 엄마는 숨어서 기다리다 그 큰 이빨로 한 번에 작살…)

이 이야기는 좀 그렇다. 현재 정설은 무리 사냥을 하지 않는 것이다. ‘벨롭시랩터’ 정도면 무리 사냥을 한다. 무리지고 알을 품고 이러면 새가 될 수 있다.

 

(3) 생각 안남…

 

그냥 ‘다큐’와는 별개로 새의 진화를 조금 말했고(앞발이 놀고 있어야 날개로 진화할 수 있다. 사람도 직립해서 앞발(손?)이 ‘Idle’하기에 손으로 진화가 가능했다. (최고)결정권자는 좀 ‘Idle’해야 한다. 그렇지 않으면 위기 순간에 판단, 결정 능력이 문제가 된다. 너무 바쁘고 매어 있으면 생각이 진화하지 못한다.

 

공룡의 분류(?), 파충강 용반목과 조반목으로 용반목은 수각류(수각아목?)과 용각류(용각아목?)으로 이 중 수각류가 새로 진화한다. 육식 각류는 모두깃털이 있었다.

 

육지로 힘들게 올라온 양서강(Amphipoda)는 고생대 말 초대륙 탄생과 이어진 중생대 초기에 건조한 환경 덕에 겉모습은 비슷해 보이지만(사람의 눈에만?) 전혀 다른(물의 의존성 등에서) 파충강(Reptilla)로 진화한다.

 

단순히 보면 공룡멸종(중생대에서 신생로, T-K boundary)은 군-계-문-목의 생물분류 단계에서 단 2 목이 멸종한 사건이다. (더 많은 생물이 멸종한 사건은 지구 생물 역사에 많다)

 

2009-12-13, 곽노태