기획·칼럼

기린 목이 길어진 진짜 이유

[과학에세이] 강석기의 과학에세이 235

목이 긴 개체들이 먹이가 부족한 시기에 1인치나 2인치라도 더 높은 나뭇잎에 닿을 수 있었기 때문에 종종 살아남았을 것이다.

– 찰스 다윈 ‘종의 기원’에서

기린의 목은 진화론의 개념을 설명하는 고전적인 예다. 획득형질(용불용설)에 따른 진화를 주장한 장-밥티스트 라마르크는 원래 기린의 목이 그렇게 길지는 않았지만 높은 곳에 있는 나뭇잎을 따먹으려고 목을 늘리다보니 세대가 지남에 따라 조금씩 길어져 결국은 지금의 기린이 됐다고 설명했다.

반면 두 세대 뒤에 태어난 찰스 다윈은 자연선택에 따른 진화론을 주장했는데, 이에 따르면 이미 목 길이가 조금씩 다른 기린 개체들이 있었고 먹이가 부족한 시기 목이 더 긴 기린이 살아남을 가능성이 더 컸으며, 따라서 그런 형질을 지닌 개체가 다수가 됐다고 설명한다. 즉 임의로 일어난 변이 가운데 환경에 더 적합한 게 선택됐다는 것이다. 이런 과정이 반복되면서 목이 극단적으로 긴 기린으로 진화했다.

이처럼 기린 목의 진화 과정은 교과서에 나오는, 즉 생물학자들 사이에 이미 합의를 본 내용이라고 생각했는데 꼭 그렇지도 않은 것 같다.

다윈의 나라인 영국에서 발행하는 저명한 학술지 ‘네이처’ 9월 14일자는 기린 목의 진화 원인을 먹이부족이 아니라 기후변화에서 설명하는 논문을 소개하는 사설이 실렸다. 즉 날이 덥고 건조해지면서 숲이 사바나로 바뀌면서 낮에 강한 햇빛을 피하기가 어려워진 기린이 체온을 조절하는 생존전략으로 목과 다리를 극단적으로 길게 진화시켰다는 것이다.

기린은 2m가 넘는 긴 목 덕분에 다른 발굽동물들은 엄두도 못내는 4.5m 높이에 달린 나뭇잎도 따먹을 수 있다. 기린이 긴 목이 진화한 원인은 여전히 논란이 되고 있는데, 최근 고온건조한 기후에서 직사광선을 최대한 피해 효율적으로 체온조절을 하기 위해서라는 주장이 나왔다. ⓒ 위키피디아

기린은 2m가 넘는 긴 목 덕분에 다른 발굽동물들은 엄두도 못내는 4.5m 높이에 달린 나뭇잎도 따먹을 수 있다. 기린이 긴 목이 진화한 원인은 여전히 논란이 되고 있는데, 최근 고온건조한 기후에서 직사광선을 최대한 피해 효율적으로 체온조절을 하기 위해서라는 주장이 나왔다. ⓒ 위키피디아

태양 쪽으로 목을 기울여

사설에 따르면 사실 이런 가설은 오래 전에 나왔다. 구체적으로는 부피 대 표면적 비로 설명한다. 즉 기린은 비슷한 덩치의 다른 동물에 비해 목과 다리가 길어 표면적이 넓고 따라서 열을 좀 더 효율적으로 내보낼 수 있다는 것이다. 그러나 막상 이를 실험적으로 증명한 연구는 없었다.

미국 와이오밍대 그레이엄 미첼 교수팀은 새끼에서 성체에 이르는 암수 기린 60마리의 몸무게(부피 대신)와 표면적을 측정해 비슷한 덩치의 다른 동물에 비해 정말 표면적의 비율이 더 높은지 알아봤다. 그 결과 표면적이 최소 2.2제곱미터에서 최대 11.7제곱미터였다. 몸무게를 고려한 상대적인 표면적(1kg당 제곱센티미터)은 145(새끼)에서 90(성체) 사이였다.

이는 몸무게가 비슷한 다른 동물과 별 차이가 없는 값이다. 즉 목과 다리 때문에 표면적이 늘어났지만 몸통의 표면적이 얼마 안 돼(다른 동물들은 기린에 비해 앞뒤로 길쭉하다) 상쇄된다는 것. 그렇다면 기린의 목과 다리가 긴 게 체온조절 때문이라는 가설은 폐기되는 걸까.

연구팀은 그렇지 않다고 말한다. 즉 목과 다리는 길뿐 아니라 가늘어서 주위의 공기흐름이 원활해져 열을 효율적으로 발산할 수 있다는 것이다. 뿐만 아니라 기린은 해가 쨍쨍한데 이를 피할 그늘이 없을 경우 ‘해바라기’를 해 직사광선에 노출되는 피부 면적을 최소화하는 행동을 보인다. 즉 목을 태양 방향으로 하면 긴 목 대부분이 직사광선을 피할 수 있다. 막대기를 햇빛 방향으로 하면 막대기 끝(기린 머리에 해당)만 직사광선을 받는 것과 같은 이치다. 즉 이유는 바뀌었지만 기린의 목과 다리가 길어진 게 고온건조한 기후변화에 적응한 결과가 맞다는 결론이다. 이 연구결과를 담은 논문은 학술지 ‘건조환경저널(Journal of Arid Environments)’ 10월호에 실렸다.

 

1949년 영국 언론인 채프먼 핀처는 기린의 목이 길어진 건 긴 앞다리에도 물을 먹을 수 있게 하기 위함이고 주장했다. 그러나 700만 년 전 기린의 조상 사모테리움 메이저(가운데)의 화석을 보면 앞다리는 이미 길어졌음에도 목 길이는 기린(오른쪽)의 절반인 1m였다. 왼쪽은 기린과 가장 가까운 현생 동물인 오카피로 목 길이는 60cm에 불과하다.  ⓒ Nikos Solounias

1949년 영국 언론인 채프먼 핀처는 기린의 목이 길어진 건 긴 앞다리에도 물을 먹을 수 있게 하기 위함이고 주장했다. 그러나 700만 년 전 기린의 조상 사모테리움 메이저(가운데)의 화석을 보면 앞다리는 이미 길어졌음에도 목 길이는 기린(오른쪽)의 절반인 1m였다. 왼쪽은 기린과 가장 가까운 현생 동물인 오카피로 목 길이는 60cm에 불과하다. ⓒ Nikos Solounias

다리가 목보다 먼저 길어져

한편 ‘네이처’ 사설에는 체온조절 가설과 함께, 기린 목이 길어진 원인에 대한 다윈의 설명에 처음 도전한 다른 가설도 소개하고 있다. 즉 영국의 언론인이자 소설가인 채프먼 핀처(Chapman Pincher)는 1949년 ‘네이처’에 기고한 짧은 논문에서 기린이 목이 길어진 건 높이 있는 나뭇잎이 아니라 물을 먹기 위해서라는 가설을 제시했다.

핀처는 다윈의 설명에 문제가 있다고 주장한다. 즉 나뭇잎이 없을 정도로 가혹한 시기가 반복되면 목이 긴 기린이 선택되기도 전에 새끼들이 살아남지 못해 멸종할 것이다. 그리고 그런 시기에 왜 다른 발굽동물들은 목이 길어지는 쪽으로 진화하지 않았나. 끝으로 기린은 수컷이 암컷보다 키가 더 큰데 그렇다면 암컷이 솎아져야 하는 것 아닌가.

핀처는 기린의 진화에서 중요한 건 다리, 특히 앞다리가 길어진 것이라고 주장한다. 다리가 워낙 길어 발걸음 재지 않아도 시속 50km로 달릴 수 있어 사자 같은 맹수로부터 피할 수 있었다는 것. 그러나 다리가 긴 기린이 목은 짧다면 웅덩이의 물을 마시는 ‘자세’가 나오지 않기 때문에 목도 같이 길어질 수밖에 없었다는 것이다. 즉 목이 길어진 건 다리가 길어진 것에 따르는 부수적인 현상이라는 말이다. 핀처는 논문 말미에서 저명한 생물학자 줄리언 헉슬리의 자문을 받았다고 밝혔다.

그러나 오래지 않아 기린의 조상 화석이 발견되면서 핀처의 가설은 빛을 잃었다. 즉 700만 년 전 살았던 사모테리움 메이저(Samotherium major)를 보면 몸과 다리는 기린과 거의 비슷하면서도 목의 길이는 1m로 오늘날 기린의 절반 수준이다. 사실 이 화석은 1888년 처음 발견됐지만 독일의 한 박물관 수장고에 묻혀 있다가 1970년대 재발견돼 기린의 조상임이 확인됐다. 그 뒤 다양한 화석 연구결과 기린의 목은 약 100만 년 전부터 본격적으로 길어졌다는 사실이 밝혀졌다.

한편 기린의 목이 길어진 원인에 대한 다윈의 설명에 도전하는 가설이 여전히 발표되고 있다. 성선택설도 그 가운데 하나로 수컷이 암컷보다 목이 더 긴 이유를 설명한다. 즉 공작의 꼬리처럼 수컷도 목이 길수록 암컷의 선택을 받을 가능성이 커서 점점 긴 쪽으로 진화했다는 것이다. 즉 기린 암컷의 독특한 취향이 만든 작품이란 말이다. (이 가설의 단점은 암컷도 다른 동물과 비교하면 목이 엄청나게 길다는 점이다. 반면 성선택 특성의 대다수는 해당 성에서만 두드러진다.)

‘종의 기원’이 출간된 지 158년이 지나서도 여전히 기린의 목이 길어진 원인에 대해 논란이 계속되고 있다는 점은 다윈 진화론의 약점이 아니라 열린 지식의 장점을 보여주는 게 아닌가 하는 생각이 든다.

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