고대생물 출현

 

1. 캄브리아기 대폭발

 

캄브리아기(Cambrian Period)는 고생대의 첫번째 기입니다. 캄브리아기는 5억 4200만 년 전에 시작하여 4억 8830만 년 전에 끝납니다. 캄브리아기의 시작은 고생대가 시작되는 시기이며 캄브리아기의 끝은 오르도비스기로 이어집니다. 캄브리아기는 해면이나 히드라종류보다 복잡한 다세포생물의 화석이 많이 발견되기 시작하는 첫 번째 시기입니다. 이 시기 동안 대략 15종류의 문이 예고도 없이 갑자기 생겨났습니다. 이러한 갑작스런 생물 문의 증가는 캄브리아기의 대폭발이라고 부릅니다.

 

이 현상은 많은 연구자들에 의해 사용되어 왔지만, 화석 기록에서만 볼 수있는 겉보기 현상이며, 실제로는 고생대 초기의 단일 장기 방사일 뿐이라고도 할 수 있습니다. 옛부터 캄브리아기와 그 이전 사이의 화석 자료의 차이에 대해서는 수수께끼로 되어 왔습니다. 캄브리아기의 지층 에서는 각종 산호 와 조개류, 팔족류, 삼엽충 등 수는 많지 않지만, 다세포 동물로서 고도로 분화한 동물이 발견되지만, 그 이전의 지층에서는 동물 화석이 거의 찾을 수 없습니다.

 

찰스 다윈은 자기 진화론에서 생물 진화가 천천히 진행 되었음을 밝혔습니다. 화석이 나와야 하고, 그것이 나오지 않는다는 것을 수수께끼라고 말하고 있습니다. 이를 설명하기 위해 "그 시대의 지층이 어떤 이유로 결실하고있다" "다세포 동물의 조상이 화석이 되기 어려운 생활을 하고 있었다" "매우 작고 연체성이었기 때문에 화석이 되지 않았다” 등 다양한 생각이 제시되어 왔습니다.

 

그러나 그 후의 연구에서 선 캄브리아 시대의 화석이 점차 발견되고, 캄브리아기의 화석 산지도 새롭게 조사가 행해진 결과, 수수께끼는 더욱 깊어져 왔습니다.

 

지난 캄브리아 시대의 화석에서는 그 시대에 다양한 대형 생물이 있었습니다. 그러나 에디아카라 생물군에서 볼 수 있듯이, 이들은 반드시 조상 다세포 동물에서는 보이지 않는 것으로 밝혀졌습니다. 그것들을 현재의 생물과는 완전히 다른 계통의 것으로 생각하는 설마저 있어, 만일 그들을 현재의 동물로 연결되는 것으로 간주했더라도, 캄브리아기의 다양성과는 유사하지 않은 것입니다.

 

또한, 캄브리아기의 화석에 대해서는, 버제스 동물군의 재검토나 새로운 화석군의 연구로부터, 그 다양성의 높이가 보다 분명해져, 그때까지는 보다 나중에 출현했다고 생각되고 있던 척삭 동물 등(어류 포함)의 화석까지 발견되었습니다. 지금은 동물에 대해서는 이끼 동물문을 제외한 모든 동물문이 캄브리아기에 출현했을 가능성이 있으며, 게다가 현재 이 조상을 거슬러 올라가지 못하고 있습니다.

 

2. 캄브리아 폭발의 원인

 

종래 '캄브리아 대폭발'은 캄브리아 초기에 일제히 생물체제가 쏟아진 현상이라고 설명되어 왔습니다. 이것은 스티븐 제이 굴드에 의존하는 곳이 큽니다. 굴드는 캄브리아기에 이질성(생물체제의 종류)이 폭발적으로 증가하고, 그 후는 감소를 향하고 있다고 주장했습니다. 그에 의하면 이것은 우연인지, 자연 선택에서는 설명할 수 없는 어떠한 메카니즘이 존재하게 됩니다.

 

그 후의 분자유전학의 진보로부터 유전자의 폭발적 다양화는 캄브리아 폭발의 약 3억년 전에 일어나고 있는 것을 알 수 있고, 캄브리아 초기에 단기간에 대진화가 일어난 것은 아니다는 생각이 주류라고 되었습니다. 즉 캄브리아 폭발은 '화석 기록의' 폭발적 다양화이며 반드시 진화적인 폭발을 의미하지는 않습니다.

 

리처드 도킨스는 캄브리아기 혹은 그 이전에 특수한 진화 현상이 일어나 생물의 체제가 나왔다는 굴드 이후의 시점, 폭발이라는 개념 자체에 비판적입니다. 예를 들어, 현대 척추 동물과 무척추 동물이 근본적으로 다른 이유는 긴 지질 학적 시간 동안 다른 방향으로 진화 해 왔기 때문에 적어도 현재의 증거에서 종분화 한 당초부터 완전히 다른 체제를 가지고 있었다고 생각할 이유는 없다고 주장합니다.

 

1998년 진화 생물학자로 고생물학 자인 앤드류 파커는 캄브리아 폭발의 원인으로 유안생물의 탄생에 의한 도태압의 고조를 올린 '광 스위치설'을 제창했습니다. 생물의 역사상 처음 눈을 가진 생물 삼엽충이 태어나 적극적으로 타인을 포식 함으로써 눈을 갖지 않는 생물에 유리해졌습니다. 눈과 경조직을 획득한 생물이 그 포식에 대항할 수 있게 되었다는 설입니다. 이를 위해 화석기록은 단기간에 폭발적으로 다양화된 것으로 보입니다. 파커는 캄브리아 폭발을 “많은 문이 동시기에 일제히 경조직을 획득한 현상”이라고 추정하고 있습니다.

 

캄브리아 폭발의 원인으로 스노우볼 어스(눈덩어리 지구)의 종결과의 관련성이 종래부터 지적되고 있었지만, 파커는 스노우볼 어스 종결부터 캄브리아 폭발까지, 적어도 3200만년도 경과하고 있는 것 그래서 관계가 있었다고 해도 간접적인 것에 머물러 있다고 말하고 있습니다.

 

약 10억년 전에 다세포 생물이 출현한 후, 8억~6억년 전에 스노볼 어스 동안 생물은 계속 존재했다. 다세포 생물은 원구를 획득하여 강력한 포식 능을 갖게 되었습니다. 해저에는 열수광상 등의 열수를 발하는 개소가 있어, 스노볼 어스의 사이, 그 근처에서 생물은 격리되어 생존했다고 생각됩니다. 이러한 지리적 격리는 갈라파고스 제도 및 호주 대륙 과 같은 생물의 다양성을 형성합니다. 스노볼 접지의 지리적 격리 동안, 어떻게 포식하는지, 어떻게 포식에서 벗어나는지의 관점에서 다세포 생물은 다양성을 형성하며, 이것이 에디아카라 생물군이나 버제스 동물 군 과 같은 다양성 성을 형성하고, 스노볼 어스 종결부터 캄브리아 폭발까지 적어도 3200만년이나 경과하고 있기 때문에, 그동안 전지구적인 포식과 피포식의 생존 경쟁이 존재했다고 생각 됩니다.

 

버제스 동물군 에서 볼 수 있는 아노말로 칼리스나 오파비니아 등의 대형 포식동물의 출현과 함께 캄브리아 폭발 시에는 단단한 외골격을 입은 동물 이 많이 볼 수 있게 되었습니다. 에디아카라 생물군은 새롭게 출현한 포식 동물에 다 먹어 멸종되었다고도 알려져 있습니다.