우리의 뼈는 몸 깊숙한 곳에서 시작되지 않았다. 최초의 복잡한 동물이 형태를 갖춘 직후, 피부에서 시작되었다. 왜냐하면 쉬운 길을 두고 이상한 길을 택하는 게 진화니까.
그 이후로 피부 뼈는 진화에서 반복되는 모티프로 남아 거북, 악어, 도마뱀, 뱀, 심지어 공룡에게서도 나타났다. 하지만 우리는 여전히 이에 대해 놀랄 만큼 모르고 있다. 왜 계속 재등장하는 걸까? 피부 뼈를 가진 단일 조상이 모든 것을 낳은 것일까?
《린네 학회 생물학 저널》에 발표된 새로운 연구에서 연구자들은 화석 증거와 현대 컴퓨터 도구를 결합하여 3억 2천만 년의 파충류 피부 뼈 진화를 재구성했다. 그들이 발견한 것은 수세기 동안의 논쟁을 종결시킨다: 피부 뼈는 실제로 여러 도마뱀 계통에서 독립적으로 진화했다. 그 과정에서 그들은 가장 상징적인 그룹 중 하나인 고아나(호주 왕도마뱀)의 독특한 진화적 귀환도 추적했다.
화석 기록에서 가장 오래된 피부 뼈는 4억 7천 5백만 년 전으로 거슬러 올라가며, 일부 초기 척추동물이 정교한 뼈 외골격을 진화시켰을 때이다. 이는 직관에 반하는데, 척추동물은 문자 그대로 척추를 가짐으로써 정의되지만, 그들의 뼈 내부 골격은 5천만 년 후에야 진화했기 때문이다. 우선순위가 참.
진화 역사 전반에 걸쳐 피부가 뼈 조직을 형성하는 능력은 계속해서 재등장했다. 예를 들어 물고기 비늘이나 육상 동물의 피부 뼈인 골판(osteoderms)이 그렇다. 물을 떠난 후, 골판은 동물이 육상 생활에 적응하는 데 도움을 주었을 수 있다. 그 외에는 그림이 덜 명확해진다. 골판은 대부분의 계통에서 사라졌지만, 특히 파충류에서 계속 재등장했다.
이것이 어떻게 일어났는지 이해하기 위해 연구자들은 복잡한 진화 퍼즐을 맞췄다. 마치 은행 강도 사건이 발생한 지 오랜 후에 도착한 것처럼. 그들의 증인은 643종의 현생 및 멸종 종으로, 각각 독특한 관점을 제공했다. 이야기가 수렴하기 시작할 때까지 계속 조사했다.
그들은 대부분의 도마뱀이 처음으로 골판을 진화시킨 시기는 쥐라기 후기와 백악기 초기, 즉 1억 년 이상 전으로, 브라키오사우루스, 알로사우루스, 스테고사우루스 같은 공룡이 활보하던 때임을 발견했다. 갑옷은 도마뱀이 포식자에서 살아남고, 혹독한 환경에 대처하며, 새로운 서식지로 이동하는 데 도움을 주었을 수 있다. 초기 폭발 이후 속도는 느려졌고, 대부분의 그룹은 그 이후로 피부 뼈를 유지했다.
호주에서 고아나로 알려진 모니터 도마뱀의 조상은 골판을 완전히 잃었다. 아마도 그들의 활동적인 생활 방식과 효율적인 몸이 추가 무게 없이 더 잘 기능했기 때문일 것이다. 그러나 그들의 후손이 약 2천만 년 전 호주에 도착했을 때 놀라운 일이 일어났다: 그들은 다시 골판을 키웠다. 연구자들은 이 재진화를 호주의 기후가 건조해지던 마이오세 시기로 특정한다. 피부 뼈는 수분 손실을 줄이고 개방된 건조한 환경에서 보호 기능을 제공했을 수 있다.
놀랍게도, 고아나는 골판을 잃은 후 다시 획득한 것으로 알려진 유일한 도마뱀 계통이다. 이는 한 번 복잡한 형질이 사라지면 재진화할 수 없다는 돌로의 법칙에 도전한다. 20세기 초, 연구자들은 도마뱀이 공통 조상으로부터 골판을 물려받았다고 가정했다. 나중에 그 관점은 이 뼈판들이 선택된 그룹 간에 독립적으로 진화했다는 생각으로 바뀌었다. 진화 메커니즘에 대한 논쟁이 이어졌지만, 골판의 기원을 명확한 시간선에 고정하지 않은 채 앞서 나갔다.
이 연구는 그 기초를 제공한다. 찰스 다윈이 처음으로 획기적인 아이디어를 공유했던 동일한 저널에 발표되었다. 화석 증거는 오랜 질문을 해결하는 데 도움을 주었지만, 현대 컴퓨팅 덕분에 수천 가지 진화 시나리오를 하나의 일관된 이야기로 좁힐 수 있었다. 증거는 명확하다: 골판은 수억 년에 걸쳐 여러 도마뱀 계통에서 독립적으로 여러 번 진화했다.
도마뱀 중에서 고아나는 이 갑옷을 잃었다가 다시 얻은 것으로 알려진 유일한 계통으로 두드러진다.