우리는 척추동물이다. 길거리에서 보이는 비둘기나 참새도 척추동물이다. 크고 넓은 바다 속에 사는 물고기도 척추동물이다. 그러면 가장 오래된 척추동물은 무엇이었을까?
코노돈트. 밝혀진 미스터리의 존재
1856년 러시아에서 특이한 화석이 발견되었다. 생긴 모습은 현재 사는 어떤 생물과도 닮지 않았으나, 분명 화석임은 분명하였다. 생긴 모습은 살짝 이빨과도 비슷하였다. 성분이 법랑질과 비슷한 성분으로 이루어져 있기 때문이었다. 1930년 이 화석에 코노돈트라는 학명이 부여되었다.
코노돈트는 오랜기간동안 미스터리의 생물이었다. 이빨만 발견되고 전신은 발견되지 않았기 때문이었다. 1983년에 스코틀랜드의 암석에서 전신이 보존된 화석이 발견되면서 정체를 알게 되었다. 정체는 바로 척추동물계열의 생물이었다. 코노돈트는 전신이 5~7cm의 이빨을 제외하면 전신이 부드러운 조직으로 이루어져 있어서 보존이 안 되었던 것이었다. 전신이 보존된 화석을 토대로 분석한 결과, 코노돈트에게는 커다란 눈이 한 쌍 얼굴에 있으며, 아래턱이 없는 입에는 이빨이 잔뜩 있었다. 몸의 측면에는 측선이 있고, 몸의 근육에는 근절이 있어서 몸을 좌,우로 유연하게 움직일 수 있었다. 몸의 등 쪽에는 척삭이 있었고, 꼬리에는 꼬리지느러미가 있었다.
코노돈트의 이빨은 오늘날 척추동물의 이빨처럼(인간을 포함해서) 상아질과 법랑질로 구성되어 있었다. 코노돈트는 원시적인 척추동물에 속한다는 증거이다. 왜냐하면 상아질과 법랑질 기반의 이빨은 척추동물의 신경능(neural crest-척추동물의 배아가 발생하는 과정에서 일시적으로 나타나는 외배엽성 세포의 집단.)의 세포에서 나오는 특징이기 때문이다.
갑주어류. 외골격을 지닌 원시 어류
뼈는 우리의 몸 안에 있다. 그런데 사실 초기 척추동물의 뼈는 몸 안이 아닌 몸 바깥에 외골격으로 이루어져 있었다!
갑주어류. 약간 생소하게 들리는 이들은 현재는 멸종한 고대의 어류이다. 갑주어류의 가장 특이한 특이점이라면 바로 외골격이다. 피골(dermal bone)이라고 불리는 이 뼈는 피부 위에 있다. 즉, 피부에서 발달한 뼈이다. 이 뼈에는 진피골(진 피부 내의 골질이라는 뜻이다)이라는 이름이 붙여졌다. 진피골은 아직도 척추동물에서 보이는 특징인데, 우리의 두개골, 가슴의 뼈(쇄골 같은 뼈)는 진피골로 자라난다.
갑주어류의 진피골의 가장 최하부는 무세포성의 치밀한 뼈로 이루어져 있다. 그리고 그 위에 스펀지 같은 해면질의 무세포성의 뼈가 덮여 있으며, 가장 최상부에는 상어의 비늘처럼 상아질의 비늘로 이루어져 있는 3층 구조를 하고 있다. 이런 구조의 뼈를 '합판형 뼈(laminated bone)'또는 '치밀 뼈(compact bone)'이라고 하며 누르는 압력이나 충격을 견딜 수 있는 구조이다. 따라서 갑주어들은 천적으로부터 진피골을 이용해서 몸을 보호하였을 것이다.
갑주어류는 이렇게 몸을 보호할 수 있는 진피골을 주로 머리 쪽에 집중시켰다. 머리 보호를 위해서다. 진피골이 없는 대신에 꼬리는 좀더 유연하게 움직일 수 있도록 진피골이 존재하지 않는다.
이빨과 비슷한 구조
갑주어류의 진피골의 최하부는 무세포성의 치밀 뼈, 그 위에 스펀지 같은 해면질 뼈, 그리고 최상부에 상아질로 이루어져 있다. 이중 상아질은 이전 글에서 보았듯이 이빨을 이루고 있는 부위이다. 재미있는 것은 여기에도 이빨에 있던 치수강(pulp cavity)이 존재한다는 것이다. 치수강을 통해서 갑주어류는 주변 환경을 감지하고(신경이 있으니까) 대응할 수 있었을 것이다.
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