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Korea Institute of Ocean Science & Technology

Causes of the Cambrian Explosion

  • 조회 : 3725
  • 등록일 : 2013-12-09
Causes of the Cambrian Explosion
캄브리아기에 생물다양성이 폭증한 이유

 

□ 2013년 9월 20일, SCIENCE (PERSPECTIVES)

 

캄브리아기 5억 4100만년에서 5억 1500만년 전에 생물다양성이 급격히 증가했음. 그 원인에 대해 다양한 가설이 제시되어 있음. 첫째 발생/유전학적 가설, 둘째 생태학적 가설, 셋째 무생물/환경학적 가설들이 서로 독립적으로 제시되어 있음. 하지만 캄브리아기 생물다양성 폭증의 원인은 서로 밀접하게 관련되어 있으며 상호 의존적임. 따라서 생물과 무생물적 과정의 복잡한 상호작용으로 인해 발생한 것으로 추측하고 있음.

 

 

 

우선 생물다양성이 폭발적으로 증가했다는 사건의 엄밀한 정의가 필요함. 동물그룹이 처음으로 등장한 것을 의미하는지 아니면 동물 분류군이 다양화 된 것을 의미하는지를 정의해야 함. 현재의 영양구조를 지닌 해양생태계가 출현한 것으로 정의될 수도 있음. 이 세 가지를 모두 지칭하는 것일 수도 있음.

 

고등동물이 처음으로 등장한 시기는 신원생대(Neoproterozoic, 10억-5억 4100만년 전)임. 이 시기를 지나 캄브리아기 초기에 동물 분류군이 다양화 되고 복잡한 먹이사슬이 형성되었음. 분자시계(molecular clock) 방법을 이용하여 해면동물, 자포동물 등 진화초기 동물그룹이 출현한 시기를 8억 5000만년 전-6억 3500만년 전으로 추정했음. 분자시계와 화석 증거를 통해 캄브리아기에 100개 이상의 문, 강 수준의 동물 분류군이 나타났음을 확인할 수 있었음. 일부만 캄브리아기 이전에 나타났음을 알려줌. 따라서 고등동물 그룹의 출현(신원생대)과 다양성의 폭발적인 증가(캄브리아기)는 시대적으로 확연히 구분됨.

 

캄브리아기에 일어난 중요한 사건 중 하나는 동물의 좌우대칭 구조가 생겨난 것임. 좌우대칭 동물은 해면동물, 자포동물을 제외한 대부분의 동물이 해당되며 동물이 방향성을 가지면서 사냥능력을 확보하게 됨을 의미함. 동물이 큰 먹이를 잡을 수 있는 능력을 가진 이유는 약 6어 5000만년 전에 포식압을 피하기 위해 몸집과 골격을 키운 진화의 산물이라는 주장이 있음. 하지만 5억 4000만년 전에 일어난 캄브리아기 다양화의 사건과는 1억년의 시차가 있어 이를 설명하기 어려움.

 

복잡한 먹이망은 캄브리아기 생물다양성 폭증의 동력임. 퇴적물을 파고 사는 동물들이 기질을 물리화학적으로 변화시키는 능력을 발달시켰고(환형동물), 좌우대칭 동물들이 진화적으로 군비경쟁을 가속화(연체동물)하면서 다양성이 증가함. 생물이 포식과 방어능력을 키우기 위해 단단한 조직을 발달시킨 것(절지동물)도 다양성 증가의 계기가 됨.

 

 

신원생대의 침식현상과 캄브리아 초기의 해수면 상승으로 인해 칼슘과 인과 같은 이온들이 대거 해양에 공급된 지구화학적 원인에도 관심이 고조되고 있음. 캄브리아기 생물다양성 폭증의 복잡한 원인을 밝히기 위해서 학제간 연구가 필요함.

 

2013-12-09 

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2018-11-05