진화는 방향성 없는 땜장이답게, 수백만 년 동안 동물들이 바다에서 기어 나와 육지로 올라오도록 도왔다. 하지만 예일대학교의 새로운 연구가 상기시켜 주듯, 그 여정이 항상 일방통행이었던 것은 아니다. 수십 개의 주요 포유류 및 파충류 그룹이 결국 "사실 물이 괜찮았어"라고 말하고 되돌아갔으며, 그 과정에서 지느러미와 다른 수생 적응을 발달시켰다. 이 연구 결과는 《Current Biology》에 게재되었는데, 아마 《Nature》가 이미 예약이 꽉 차 있었기 때문일 것이다.

"이차적으로 수생 생활을 하게 된 이 그룹들은 새로운 수중 서식지에 놀랍도록 유사한 방식으로 적응했습니다. 지느러미와 더 나은 수영 선수가 되게 해주는 일련의 다른 특징들을 진화시켰죠,"라고 이번 연구의 제1저자인 케일럽 고든이 말했다. 그는 올해 초 예일대학교 대학원 문리과학부(GSAS)에서 박사 학위를 마치고 현재 플로리다 자연사 박물관의 박사후 연구원으로 있다. "그 결과, 이들은 수렴 진화의 교과서적인 예가 되었으며, 이는 유사한 환경적 단서에 반응하여 적응적 변화를 주도하고 제한하는 과정에 대해 많은 것을 알려줄 수 있습니다." 다시 말해, 환경이 당신에게 생태적 지위를 건네면, 진화는 당신에게 지느러미를 건넬 것이다. 반복해서.

이러한 진화적 유턴을 재구성하기 위해 연구자들은 예일 피바디 박물관과 전 세계 수십 개 기관에 소장된 수백 점의 화석 및 현대 표본을 조사하여 11,000개 이상의 측정치, 사진, CT 스캔을 수집했다. 그들은 전통적인 고생물학 기법을 진화적 관계를 고려한 머신러닝 모델과 결합했고, 제2차 세계대전 당시 해군이 사용했던 통계적 접근법까지 동원했다. '고대 파충류'라고 하면 20세기 중반 군사 레이더 기법만큼 잘 어울리는 것도 없으니까.

"단순히 이야기를 들려주는 것이 아니라 과학적으로 엄격한 방식으로 멸종한 생명체의 삶을 재구성하는 것은 정밀하고 섬세한 작업입니다,"라고 이번 연구의 수석 저자이자 예일대학교 문리과학부(FAS) 지구 및 행성 과학과 부교수이며 피바디 박물관의 척추동물 고생물학 및 척추동물학 부관장인 바트-안잔 불라르가 말했다. "이는 현대 생물체로부터 얻은 데이터(우리의 이해가 필연적으로 훨씬 더 깊은)와 화석 형태에 대한 이 생물체들의 계보에 대한 지식을 신중하게 엮어내는 것을 필요로 합니다." 그는 고든의 작업이 이 모든 것과 그 이상을 방대한 진화적 규모에서, 그리고 고생물학판 팬픽션에 의존하지 않고 해냈다고 덧붙였다.

수십 년 동안 과학자들은 특정 선사시대 동물 그룹이 언제 완전히 수중 생활에 적응했는지에 대해 의견이 분분했는데, 주로 화석 기록이 종종 불완전하거나 상충되는 단서를 제공하기 때문이다. 일부 골격 특징은 수생 생활 방식을 나타낼 수 있지만, 다른 특징은 같은 동물이 육지에서 움직이고 먹이를 먹을 수 있었음을 시사한다. 이러한 모순은 연구자들을 막막하게 만들었는데, 고든이 말했듯이 "이런 경우 고생물학자들은 종종 막막해합니다. 고대 동물이 어땠는지에 대해 서로 다른 증거들이 일치하지 않으니까요." 그의 해결책은? 살아있는 동물로 훈련된 머신러닝 모델로, 골격 비율과 알려진 생활 방식 사이의 관계를 식별하고 멸종된 종이 수중 환경을 어떻게 이용했는지 추정할 수 있으며, 화석에서 거의 보존되지 않는 수영 구조를 포함한 연조직 적응까지 예측할 수 있다.

가장 헤드라인을 장식한 발견은 물과의 관계가 상당한 논란을 불러일으킨 거대한 선사시대 공룡 스피노사우루스에 관한 것이다. 아마 고생물학자들이 논쟁을 즐기기 때문일 것이다. 스피노사우루스는 약 1억 1300만 년에서 9400만 년 전 현재의 북아프리카 지역에 살았다. 과학자들은 일반적으로 그것이 수중 환경과 관련이 있었다는 데 동의하지만, 정확히 어떻게 움직이고 사냥하며 시간을 보냈는지는 여전히 논쟁의 대상이다. 일부 증거는 물범이나 펭귄처럼 자주 잠수하고 수중에서 먹이를 쫓았던 동물을 가리킨다. 다른 발견들은