약 3억8천만 년 전 고생대 데본기에 번성했던 원시 어류인 판피류(Placoderms)의 심장 화석이 3차원(3D) 상태로 온전하게 발굴돼 학계에 보고됐다.

심장은 물론 간과 위, 창자 등도 별도 화석으로 발굴돼 인간을 비롯한 척추동물의 내부 진화 과정을 밝혀주는 단서가 됐다.

호주 커틴대학과 외신 등에 따르면 이 대학 케이트 트리나이스틱 교수가 이끄는 국제연구팀은 호주 서부에서 발굴된 판피류의 심장과 간, 위, 창자 등 내장 화석을 분석한 결과를 과학 저널 '사이언스'(Science)에 발표했다.

이 화석들은 웨스턴 오스트레일리아 킴벌리 지역의 '고고(Gogo)층'에서 발굴됐는데, 이 지층은 데본기의 암초 지대로 판피류 이외에 다른 화석들도 많이 발굴돼 왔다.

심장을 비롯한 연조직(soft tissue)은 뼈나 이빨과 달리 화석으로 보존되기 힘든데 이 화석들은 평면 흔적이 아닌 3D 형태를 유지하고 있어 극히 이례적인 것으로 받아들여지고 있다.

판피류 심장 화석은 지금까지 가장 오래된 것으로 알려진 어류의 심장보다 2억5천만년가량 더 이전에 형성된 것이다.

트리나이스틱 교수는 "20년 이상 화석을 다뤄온 고생물학자로 3억8천만년 전 조상의 심장이 3D로 훌륭하게 보존돼 있는 것을 보고 정말 놀랐다"고 밝혔다.

몸이 단단한 골판(骨板)으로 덮여있다고 해 판피류라는 이름이 붙여진 이 원시 어류는 턱이 형성되는 과정에서 초기 단계에 해당되는 동물로 턱을 가진 최초의 조상으로 알려져 있다.

판피류 중에서도 절경류(Arthrodira)의 것으로 밝혀진 심장 화석은 상어와 비슷한 S자 형태로, 두 개의 방이 큰 것은 아래, 작은 것은 위에 있으며 견갑대(가슴지느러미 지지골) 앞부분에 자리 잡은 것으로 나타났다.

현대 양서류와 파충류는 심장에 방이 3개, 포유류와 조류는 4개를 갖고 있어 차이가 있다. 위치도 판피류보다 더 밑에 자리잡고 있는데, 인간이 판피류와 같은 위치에 심장을 갖고 있다면 쇄골 사이 목 기저부가 될 것으로 제시됐다.

판피류의 간은 상어처럼 커 물에 뜰 수 있게 해주는데, 턱이 없는 원구류(Jawless fish)인 칠성장어의 경우 간이 심장을 뒤에서 감싸며 압박하는 것과 달리 판피류는 유악류처럼 서로 분리된 것으로 파악됐다.

평평한 삼각형에 가까운 백 모양의 위는 벌집 형태의 두꺼운 위벽을 가졌으며, 내장은 먹이 흡수를 돕는 나선주름을 가진 것으로 나타났다. 하지만 폐가 있었는지는 어떤 증거도 없었다.

연구팀은 무악류에서 유악류로 몸 구조가 바뀐 것을 척추동물 진화사에서 가장 큰 변화로 꼽으면서 판피류 내장 화석들이 턱이 생기면서 시작된 해부학적 변화를 들여다볼 수 있는 독특한 창을 제공해줬다고 평가했다.

논문 공동 저자인 스웨덴 웁살라대학 고생물학자 페르 아흘베르크는 "현대 척추동물의 압도적 다수는 유악류에 속한다"면서 "무악류에서 유악류로 바뀐 것은 턱의 진화뿐만 아니라 위의 진화와 심장 위치 변화 등 다양한 해부학적 변화와도 관련돼 있다"고 지적했다.

그러면서 "화석이 뼈의 진화에 관한 완전한 그림을 제공하지만, 똑같이 중요한 연조직 기관은 화석이 되지 않음으로써 진화의 상세한 부분을 추측만 하게 됐다"고 덧붙였다.