2억 9,000만 년 전의 화석화된 구토물

브랜든 대학교 연구진, 브로마커 유적의 구토물 화석 발견에 기여

브랜든 대학교(Brandon University)의 연구원이 독일 중부 브로마커(Bromacker) 화석 산지에서 발굴된 약 2억 9천만 년 전의 구토물 화석(regurgitalite)을 밝혀내는 데 기여했습니다. 이 발견은 이번 주 동료 검토 학술지인 Scientific Reports에 논문으로 게재되었습니다. 브랜든 대학교의 Mark MacDougall 박사가 공동 저자로 참여한 이번 발견은 완전히 육상화된 생태계에서 포식자가 게워낸 먹잇감의 사례 중 가장 오래된 것으로 확인되었습니다. 이 표본은 부분적으로 소화된 뼈들을 질서 있게 뭉쳐진 상태로 보존하고 있기 때문에, 연구진은 땅에 흩어진 뼈들로는 알기 어려운 포식자의 섭식 행동과 포식자-피식자 관계를 파악할 수 있었습니다.

브랜든 대학교 연구진, 초기 페름기 생태계의 섭식 행동 규명에 기여

이 구토물 화석은 많은 화석군을 형성하는 축적된 유해가 아니라, 단 한 번의 섭식 사건과 그 결과를 기록하고 있다는 점에서 중요합니다. 연구팀은 고해상도 CT 스캔을 사용하여 덩어리 내부에 있는 수십 개의 뼈 파편 지도를 작성했으며, 최소 세 가지 유형의 피식자 유해를 식별했습니다. 여기에는 작은 파충류, 도마뱀처럼 빠른 척추동물, 그리고 훨씬 더 큰 초식 동물의 살덩이가 포함되었습니다. 이러한 혼합된 내용물은 뼈의 크기 및 배열과 결합하여, 처리할 수 있는 양보다 더 많이 삼켰다가 나중에 먹이의 일부를 배출한 최상위 포식자(아마도 Dimetrodon 단계의 펠리코사우루스 친척)를 가리킵니다.

방법 및 증거

연구진은 일련의 비파괴 기술을 사용하여 표본에 접근했습니다. CT 스캔을 통해 암석 내부 뼈의 위치와 형태에 대한 가상 3차원 지도를 제작했으며, 이를 통해 연구팀은 겹쳐진 파편들을 분류하고 이 집합체가 우연한 축적이 아닌 위장 속의 포장 상태를 반영하는지 테스트할 수 있었습니다. 주변 퇴적물과 파편을 둘러싼 광물 코팅에 대한 화학적 분석 결과, 일반적인 모암과는 다른 조성이 드러났습니다. 이는 일반적인 매몰 퇴적물이 아니라 속성 작용을 거친 소화관 내용물과 일치하는 패턴입니다. 뼈의 배열, 혼합된 분류학적 신호, 그리고 지화학적 이상 수치를 종합해 볼 때, 이러한 증거들은 해당 물체가 구토물 화석이라는 해석을 뒷받침합니다.

연구진의 표본 연대 측정 및 식별 방법

이 구토물 화석에 부여된 연대는 약 2억 9천만 년 전의 암석과 상관관계가 있는 퇴적층인 브로마커 산지의 확립된 지질학적 맥락에서 기인합니다. 브로마커에서의 수십 년간의 현장 조사와 지역적 상관관계를 통해 구축된 층서학적 틀이 시간적 고정점 역할을 합니다. 내부 뼈의 식별에는 비교 해부학이 사용되었습니다. 스캔된 파편들은 브로마커 동물군과 관련 페름기 분류군에서 알려진 골격 요소들과 비교되었습니다. 크기와 형태가 다른 뼈들이 조밀한 덩어리 내에 나란히 발견될 때, 해부학적 일치성과 공간적 관계는 고생물학자들이 이를 다른 화석 생성 과정에 의해 전달된 뼈 더미가 아니라 삼켰다가 구토된 먹잇감으로 구분할 수 있도록 돕습니다.

구토물 화석(Regurgitalite) 대 분석(Coprolite)

구토물 화석(regurgitalite)과 분석(coprolite, 배설물 화석)은 동물의 소화 과정 중 서로 다른 부분을 기록하며, 따라서 서로 다른 종류의 정보를 보존합니다. 구토물 화석은 포식자가 소화할 수 없었거나 뱉어내기로 선택한 뼈, 비늘, 식물 파편 등 더 단단하고 덜 씹힌 항목을 포함하는 경향이 있습니다. 또한 요소들이 정렬된 상태로 뭉쳐 있는 경우가 많으며, 분석의 전형적인 특징인 균질화된 기질이 부족합니다. 분석은 일반적으로 분쇄된 뼈, 광물화된 유기 잔해 및 압축된 분변 기질을 포함하여 더 철저하게 처리된 물질을 함유합니다. 이번 사례의 경우, 많은 뼈에서 나타난 배열 상태와 소화로 인한 마모가 상대적으로 적다는 점이 이 덩어리가 배설된 것이 아니라 구토된 것이라는 핵심 단서가 되었습니다.

화석화된 먹잇감이 고대 식단과 생태계에 대해 밝혀주는 것

개별적인 구토물 화석은 드물지만, 소비자와 피식자를 직접 연결해 주기 때문에 과학적으로 가치가 높습니다. 이 표본은 약 3억 년 전 어느 날 단일 포식자가 무엇을 먹었는지에 대한 창을 열어주며, 고생물학자들에게 고립된 뼈로부터 얻은 통계적 추론이 아닌 영양 단계 상호작용의 스냅샷을 제공합니다. 한 덩어리에 여러 종류의 피식자가 존재한다는 것은 작은 척추동물과 큰 초식 동물의 일부를 섞어 먹는 기회주의적 섭식을 시사하며, 소화되지 않는 부분을 선택적으로 배출하는 것을 포함한 복잡한 포식 전략이 이미 페름기 육상 생태계에 자리 잡고 있었음을 보여줍니다. 이러한 행동은 현대적 유사점을 가지고 있습니다. 오늘날의 맹금류, 올빼미, 일부 파충류는 소화되지 않는 유해를 펠릿 형태로 일상적으로 배출하며, 이 화석은 그러한 생태적 전략의 고대 사례를 보여줍니다.

화석화된 구토 물질 연구에 사용된 기술

CT와 비교 해부학 외에도, 구토물 화석을 연구하는 팀들은 미세 사진 촬영, 미세 형태학 및 원소 분석을 결합하여 보존된 조직과 광물 치환 특성을 규명합니다. CT 스캔을 통해 연구진은 덩어리를 디지털 방식으로 해부하고, 파편을 분리하며, 가능한 해부학적 위치를 재구성할 수 있습니다. 지화학적 연구는 소화액에 의해 농축된 광물상과 미량 원소를 식별할 수 있으며, 박편 및 현미경 관찰은 뼈 표면에 위산에 의한 부식이나 마모 흔적이 있는지 밝혀냅니다. 이러한 독립적인 증거들을 층층이 쌓아 올림으로써, 고생물학자들은 어떤 덩어리가 우연한 뼈의 축적이 아니라 구토된 물질이라는 강력한 해석을 이끌어낼 수 있습니다.

브로마커의 맥락과 지속적인 발견

브로마커 산지는 초기 페름기 육상 생명체를 조명하는 일련의 예외적으로 잘 보존된 육상 화석들을 산출해 왔습니다. 이 유적지는 뼈뿐만 아니라 일반적으로 화석화되기 전에 부패하는 연조직과 피부의 인상까지 보존하는 것으로 유명합니다. MacDougall 박사와 동료들은 최근 동일한 퇴적층에서 알려진 것 중 가장 오래된 파충류 비늘 인상 중 일부를 기술했으며, 이는 브로마커가 단순한 골격 유해뿐만 아니라 행동 및 외피 데이터의 저장고로서 갖는 역할을 강조합니다. 이러한 발견들은 고생물학자들이 척추동물 생명체가 육상에 정착하던 시기의 생태계를 더욱 풍부하고 질감 있게 재구성하는 데 도움을 주고 있습니다.

이러한 화석들을 밝혀내는 데 기여한 브랜든 대학교의 연구원 Mark MacDougall 박사는 이러한 직접적인 식단 증거가 얼마나 희귀한지 강조합니다. 그는 피부나 다른 섬세한 인상은 보통 부패로 인해 사라지기 때문에, 브로마커에서 외피의 세부 사항과 보존된 구토물 화석을 모두 발견하는 것은 유기체의 생물학 및 상호작용에 대한 이례적으로 완전한 스냅샷을 제공한다고 설명합니다. 이러한 행동 및 해부학적 데이터의 결합은 먼 과거에 대한 생태학적 모델을 강화하고 과학자들이 다른 곳의 화석 퇴적물을 해석하는 방식에 정보를 제공합니다.

더 넓은 의미와 향후 단계

보고된 가장 오래된 육상 구토물 화석이라는 참신함 외에도, 이 표본은 우리가 현대적이라고 생각하는 행동들이 깊은 진화적 뿌리를 가지고 있다는 일반적인 점을 강조합니다. 소화되지 않는 부분을 배출하는 능력과 이를 적응하게 만든 생태적 압력은 수억 년 전에도 존재했습니다. 향후 작업은 유사한 덩어리에 대한 비교 스캔을 확장하고, 다른 유적지에서 간과된 구토물 화석을 탐색하며, 소화관을 거친 물질과 일반 퇴적물을 구별하는 지화학적 지문을 정밀화할 것입니다. 브로마커 표본 또한 진행 중인 현장 조사 및 실험실 연구의 일부로 재검토될 것이며, 페름기 육상 기록으로부터 먹이 그물을 재구성하려는 광범위한 형태학적 및 동위원소 연구에 등장할 가능성이 높습니다.

대중과 연구자 모두에게 이 발견은 고대의 목구멍을 한때 통과했던 암석 덩어리처럼 겉보기에 이상하거나 매력 없어 보이는 물체라도 오랫동안 묻혀 있던 생태계의 세부 사항을 다시 쓸 수 있음을 상기시켜 줍니다. 연구팀이 고전적인 화석 산지에 현대적인 영상 및 화학적 방법들을 계속 적용함에 따라 더 많은 행동 화석이 빛을 보게 될 것이며, 이는 생명체의 깊은 과거에 대한 우리의 이해를 풍요롭게 할 것입니다.

출처

• Scientific Reports (브로마커 구토물 화석을 기술한 연구 논문)
• 브랜든 대학교 (Mark MacDougall 박사 및 관련 보도 자료)
• 브로마커 화석 산지 연구 그룹 (독일 중부 층서학 및 고생물학 연구)