5억2천만년 전 절지동물도 복잡한 뇌 가져

5억2천만년 전 절지동물도 복잡한 뇌 가져

2012.10.12 09:00 연합뉴스 제공

지금까지 발견된 절지동물의 뇌 가운데 최고(最古)인 5억2천만년 전의 뇌가 놀랄 만큼 복잡한 것으로 밝혀져 뇌의 진화가 생각보다 훨씬 오래전부터 진행돼 왔음을 시사하고 있다고 사이언스 데일리와 라이브사이언스 닷컴이 최근 보도했다.

미국 애리조나 주립대 연구진은 중국 윈난성에서 발견된 5억2천만년 전의 멸종 절지동물 ‘푸시안후야 프로텐사'(Fuxianhuia protensa)의 화석에서 매우 잘 보존된 복잡한 뇌 구조를 발견했다고 네이처지 최신호에 발표했다.

몸 길이 7.5㎝에 곤충과 비슷하게 생긴 이 절지동물의 다른 신체 부위는 지극히 단순했지만 뇌는 오늘날 곤충의 것과 매우 비슷한 것으로 밝혀졌다.

절지동물은 몸과 다리에 마디가 있고 몸이 딱딱한 외골격으로 싸여 있는 무척추동물을 가리키며 곤충과 거미, 갑각류, 다지류 등이 포함돼 동물계에서 종류와 수가 가장 많다.

연구진은 “아무도 이처럼 오래전 동물이 발달된 뇌를 가졌을 것이라고는 예상하지 못했다”면서 이 화석은 절지동물의 진화역사상 ‘빠진 고리’로서 오랫동안 논란이 계속돼 온 뇌 발달 과정에 대한 의문을 풀 수 있을 것이라고 말했다.

고생물학자들과 진화생물학자들은 절지동물의 진화에 관해, 특히 수많은 다양한 곤충들의 공동조상이 어떤 모습이었을지를 놓고 의견의 일치를 보지 못했다.

일부 학자들은 곤충의 조상이 물벼룩이나 무갑류(無甲類: 투명한 민물새우) 같은 지극히 단순한 새각류(새<魚+思>脚類: 원시 갑각류)이었을 것으로 추정하고 있다.

이 가설에 따르면 새각류는 곤충이나 갑각류보다 단순한 뇌를 갖고 있어 이보다 고등한 갑각류와 곤충이 모두 새각류 비슷한 공동조상으로부터 갈라져 나온 뒤 매우 비슷한 뇌를 갖게 됐다는 것이다.

또 다른 가설에 따르면 곤충과 새각류, 고등 갑각류 등 모든 집단이 복잡한 뇌를 가진 조상으로부터 진화했을 것이며 새각류는 훗날 퇴행한 것으로 추정되고 있다.

따라서 초기의 뇌가 과연 얼마만큼 복잡한 것이었을지가 과학자들의 의문이었지만 뇌는 화석으로 남아있는 경우가 드물어 해결 기미가 보이지 않았다.

연구진은 보존 상태가 매우 좋은 고대 화석이 엄청나게 많은 중국에서 이 문제에 대한 답을 찾았다.

이들이 캄브리아기(5억4천200만~4억8천800만년 전) 지층에서 발견한 절지동물 화석의 뇌는 오늘날 곤충의 것과 똑같이 전대뇌(前大腦)와 중대뇌, 후대뇌 세 부분으로 이루어져 있는 것으로 밝혀졌다.

눈의 신경은 전대뇌까지 뻗어 있고 더듬이의 신경은 중대뇌까지 이어졌으며 세번째 신경의 뿌리는 몸의 뒤쪽에서 시작돼 후대뇌까지 연결된 것으로 나타났다.

이렇게 복잡한 뇌의 존재는 곤충이 단순한 새각류로부터 진화한 것이 아니라 오늘날의 절지동물이 복잡한 뇌를 가진 조상으로부터 진화했음을 시사하는 것이다.

연구진은 새각류가 훗날 이처럼 복잡한 뇌로부터 일부를 버린 반면 다른 갑각류와 곤충들은 이를 계속 갖고 있는 것으로 보고 있다.

이들은 뇌가 매우 초기부터 세 부분으로 진화했을 것으로 보인다면서 사람을 포함한 포유동물도 전뇌와 중뇌, 후뇌 등 이와 같은 구조를 갖고 있다고 지적했다.