5억년 전 캄브리아기 대형 포식 절지동물 발견, 거미·전갈 조상 규명

국제 학술지 네이처에 발표된 최신 연구에 따르면, 과학자들이 캄브리아기 중기 유타에서 발견한 대형 절지동물 화석이 현대 거미, 전갈, 진드기 등 거미강(Chelicerata) 동물들의 진화 기원을 밝혀내는 결정적인 증거가 되고 있다. 이 화석은 메가켈리세락스 쿠스토이(Megachelicerax cousteaui)라고 명명되었으며, 약 5억 년 전 지구상에 존재했던 거미강 절지동물의 가장 오래된 명확한 사례를 제시한다. 거미강은 현재 12만 종 이상의 다양한 생물들을 포함하는 거대한 절지동물 계통으로, 생태계와 인간 경제에 깊은 영향을 미치고 있는 중요한 동물군이다.

이번 발견의 핵심은 메가켈리세락스의 독특한 해부학적 특징에 있다. 이 화석 생물은 먹이를 섭취하는 데 사용하는 집게발(chelicerae)이라 불리는 3개 분절로 이루어진 거대한 부속지를 가지고 있었다. 집게발은 현대 거미강 동물들의 가장 특징적인 신체 구조로, 먹이를 잡고 처리하는 데 핵심적인 역할을 한다. 또한 메가켈리세락스는 앞몸(prosoma) 부분에 5쌍의 유사 이지느러미 형태의 다리를 가지고 있었으며, 뒷몸(opisthosoma) 부분에는 판 모양의 엽상 부속지들이 있었다. 이러한 신체 구조는 캄브리아기 생물들 중에서도 매우 특이한 형태로, 현대 거미강 동물들의 진화적 선조를 추적하는 데 중요한 역할을 한다.

연구팀이 수행한 베이지안 통계 분석과 진화계통학적 분석 결과, 메가켈리세락스는 캄브리아기 하벨리이드(habeliids) 화석 생물들과 캄브리아기 이후 집게발을 가진 동물들 사이의 진화적 중간 고리 역할을 하는 것으로 밝혀졌다. 이는 캄브리아 대폭발이라 불리는 약 5억 4천만 년 전부터 5억 2천만 년 전 사이의 짧은 기간 동안 생물 다양성이 급격히 증가했던 현상과 맞물려 있다. 그동안 과학계에서는 거미강의 기원이 캄브리아기에 있을 것으로 예상했지만, 명확한 화석 증거가 부족했다. 메가켈리세락스의 발견으로 이 5억 년의 진화 기록에 있어 중요한 공백이 메워지게 된 것이다.

이전까지 캄브리아기로 추정되는 화석들 중 거미강의 조상으로 여겨진 것들은 아르티오포드(artiopods), 메가케이란(megacheirans), 하벨리이드, 몰리소니이드(mollisoniids) 등이 있었다. 그러나 이들 화석 생물들은 모두 집게발의 특징을 명확하게 보여주지 못했기 때문에, 거미강의 정확한 출현 시점과 진화 과정이 불명확했다. 메가켈리세락스의 발견으로 이들 화석 생물들이 실제로 거미강의 계통에 속하는 생물들임이 확인되었다. 특히 하벨리이드와 몰리소니이드는 거미강 전체 계통에 속하는 생물들로 재평가되었으며, 메가케이란도 같은 계통에 속할 가능성이 높아졌다.

이 발견은 거미강 동물들의 진화 역사뿐만 아니라 캄브리아 대폭발 시기의 생물 다양화 과정을 이해하는 데도 중요한 시사점을 제공한다. 메가켈리세락스는 대형의 육식 절지동물로, 당시 해양 생태계에서 상위 포식자 역할을 했을 것으로 추정된다. 캄브리아기 이후 거미강 동물들은 육지와 해양에서 다양한 환경에 적응하면서 현재와 같은 12만 종 이상의 다양한 형태로 진화했다. 거미, 전갈, 진드기, 거미줄벌레 등 현대의 거미강 동물들은 모두 5억 년 전 메가켈리세락스와 같은 대형 포식 절지동물에서 비롯된 것으로 보인다. 이번 연구는 국제 학술지 네이처에 게재되었으며, 화석 생물의 형태학적 데이터는 국제 데이터 저장소인 피그셰어(Figshare)에 보관되어 있어 다른 연구자들의 후속 연구를 지원하고 있다.