사이언스타임즈

6천600만년 전 소행성 충돌로 공룡이 멸종할 때 새들은 어떻게 살아남았을까? 한 공룡의 똥 화석(coprolites)에 들어있는 새 깃털에서 생존 비결을 밝혀 줄 단서가 발견됐다.

이 깃털은 멸종한 수생 조류인 헤스페로르니티스형 조류(Hesperornithiformes)의 것으로 추정됐으며, 깃털의 형태와 단열 기능 차이가 소행성 충돌 뒤 추위 속에서 일부 조류의 생존에 영향을 줬을 가능성이 제시됐다.

티라노사우루스가 고대 수생 조류를 사냥하는 모습 상상도 ⓒAndrey Atuchin 제공

미국 필드 자연사박물관 징마이 오코너 박사팀은 11일 과학 저널 커런트 바이올로지(Current Biology)에서 몬태나주 헬크리크층에서 나온 6천600만년 전 공룡의 배설물 화석에서 깃털과 새 뼛조각, 물고기 비늘 등이 발견됐고 깃털은 헤스페로르니티스형 조류의 것으로 추정됐다며 이같이 밝혔다.

오코너 박사는 헤스페로르니티스형 조류의 깃털이 몸을 따뜻하게 유지하는 데 효과적이지 않았다면 소행성 충돌 후 충돌겨울(impact winter)을 이들이 견뎌낼 수 있었는지 결정하는 주요 요인이 됐을 수 있다고 말했다.

백악기 육상 조류 가운데 가장 우세한 집단은 반조류(Enantiornithes)였으며, 살아남아 현대 조류의 조상이 된 신조류(Neornithes)와 수생 조류인 헤스페로르니티스형 조류가 공존했다.

연구팀이 분석한 공룡 똥화석은 논문 공동 저자인 워싱턴대 데이비드 드마르 주니어 박사가 2016년 미국 몬태나주 헬크리크층에서 발견한 것으로 중형 수각류 공룡의 배설물로 추정되지만, 정확한 주인은 확인되지 않았다.

새 깃털이 드러나 있는 6천600만년 전 공룡 똥화석. 미국 몬태나주 헬크리크층에서 발견된 6천600만년 전 공룡 똥화석(coprolites) ⓒDavid DeMar, Jr. 제공

화석에는 표면이 갈라지면서 길이 9.3㎜의 작은 깃털 하나가 드러나 있고, 컴퓨터단층촬영(CT)에서 비슷한 형태의 깃털과 깃털 조각, 섬유질 구조물이 추가로 확인됐으며 내부에서 길이 3.2㎜와 3.6㎜의 물고기 비늘과 뼛조각 2개도 발견됐다.

뼛조각은 형태와 치밀도 분석 결과 헤스페로르니티스형 조류의 뼈와 부합하는 것으로 밝혀졌다. 특히 화석 속 깃털은 헤스페로르니티스형 조류의 것으로는 처음 발견됐으며, 중생대 지층에서 발견된 것 중 보존 상태가 가장 뛰어나다.

헤스페로르니티스형 조류는 대부분 날지 못하고 발을 이용해 물속으로 잠수해 물고기 등을 잡아먹었다. 이번 화석의 깃털도 깃가지가 촘촘하게 배열되는 등 물의 침투를 줄이는 데 유리한 특징을 보였다.

연구팀은 깃털과 새의 뼛조각이 작은 물고기의 비늘과 함께 발견된 점으로 볼 때, 이 새가 물고기를 먹은 뒤 수각류 공룡에게 먹힌 것으로 추정했다. 다만 화석이 완전하지 않아 공룡의 종류와 새의 종까지 밝히지는 못했다.

6천600만년 전 공룡 화석 표면에 드러나 있는 새 깃털 ⓒJingmai O'Connor et al. 제공

연구팀은 깃털 중심축이 속이 빈 둥근 형태에서 사각형 단면으로 바뀌고, 사각형 부분 안에 가벼우면서 단단하게 해주는 수질(medulla)이 있다며 이는 현대적인 깃털의 기본 구조가 백악기 말 대멸종 전에 이미 진화했음을 보여준다고 말했다.

또 화석 CT 영상에서는 공룡과 초기 조류에서 볼 수 있는 원시적인 형태의 가느다란 깃털과 솜털 같은 깃털 등도 확인됐다.

연구팀은 이 발견은 6천600만 년 전 소행성 충돌 뒤 발생한 대멸종에서 조류 가운데 왜 일부만 살아남았는지를 설명하는 데 중요한 단서를 준다고 말했다.

소행성 충돌로 공룡을 포함한 육상 척추동물 생태계가 큰 충격을 받았고 조류 역시 대부분 멸종했지만 현대 조류로 이어지는 신조류만 살아남았는데, 그 이유 가운데 하나가 깃털의 차이였을 가능성이 있다는 것이다.

연구팀은 몸을 덮는 깃털이 체온을 유지하는 데 중요한 역할을 한다는 점에서, 신조류의 현대적인 깃털이 원시적인 깃털보다 공기를 가두는 데 효과적이었다면 '충돌 겨울'을 견디고 살아남는 데 유리했을 수 있다고 설명했다.

오코너 박사는 "지금까지 아무도 공룡 똥화석 속의 깃털을 연구하지 않았기 때문에 이 연구는 완전히 새로운 연구의 길을 열어준다"며 "더 많은 과학자가 공룡 똥화석을 CT 촬영하고 내부를 자세히 살펴보기 시작했으면 한다"고 말했다.

◆ 출처 : Current Biology, Jingmai O'Connor et al., 'Bird feathers from a Late Cretaceous coprolite', https://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(26)01105-X