화석이 장기간에 걸친 진화 패턴에 대한 이해에 도움을 주다

소형 야자나무(인기 있는 사고야자 관엽식물과 같은)를 닮은 겉씨식물의 그룹인 소철류는 오랫동안 "살아있는 화석"으로 여겨져 왔으며 공룡 시대 이후 최소한으로 진화한 그룹입니다. 이제 캘리포니아에서 발견된 잘 보존된 8천만년 된 꽃가루 원뿔은 식물에 대한 과학적 이해를 다시 작성했습니다.

이번 연구 결과는 New Phytologist 저널에 게재된 두 명의 캔자스 대학 고생물학자의 논문에 자세히 설명되어 있습니다 .

고려대 생태 진화생물학과 고려대 생물다양성 연구소의 박사후연구원 안드레스 엘고리아가(Andres Elgorriaga)는 “소철류는 잘 알려지지 않았지만 겉씨식물의 약 25%를 차지하는 등 식물 다양성의 상당 부분을 차지한다”고 말했다.

"소철류는 줄기가 두껍고 키가 작으며 위에 손바닥 모양의 두꺼운 잎이 있는 식물입니다. 그들은 솔방울과 같은 원뿔을 생산하며 은행나무와 원숭이와 같이 꽃을 피우지 않는 다른 씨를 맺는 식물과 관련이 있습니다. 퍼즐 트리. 그러나 그들은 또한 모든 식물 그룹 중에서 가장 높은 수준의 멸종 위기에 처해 있습니다. 소철의 밀매도 중요한 문제입니다."

그것들의 중요성에도 불구하고 화석 증거의 부족과 일부 화석 표본을 분류하는 방법에 대한 혼란으로 인해 식물의 진화 역사에 대한 과학적 이해가 모호해졌습니다. 눈에 띄는 아이디어 중 하나는 오늘날의 소철류가 선사 시대 조상과 거의 동일하다는 것입니다.


내부 해부학을 더 잘 이해하기 위해 다양한 조직을 먼저 투명하게 만든 다음 디지털 방식으로 제거한 원추체의 3차원 재구성입니다. 녹색: 원뿔 비늘; 노란색: 꽃가루주머니; 파란색: 혈관 조직. 크레딧: 캔자스 대학교

고려대학교 생물다양성 연구소 및 자연사박물관의 생태 및 진화생물학 조교수이자 고생물학 큐레이터인 공동 저자 브라이언 앳킨슨(Brian Atkinson)은 "소철류가 오랜 시간 동안 많이 변하지 않았다는 생각이 우세하다"고 말했다.

"그러나 소철류의 화석 기록은 잘 이해되지 않고 있으며, 소철류라고 불렸던 많은 것들이 전혀 소철류가 아닌 것으로 밝혀졌습니다. 여기에는 내부 해부학과 꽃가루가 있기 때문에 소철류로 분류할 수 있는 3차원적으로 보존된 원뿔이 있습니다. 그러나 이 꽃가루 원뿔의 외부 형태는 오늘날 살아있는 소철류와 다릅니다. 이 발견은 소철류가 실제로 '살아있는 화석'이 아니며 아마도 이전에 생각했던 것보다 더 역동적인 진화 역사를 가지고 있음을 시사합니다."

고려대 연구진에 따르면 캘리포니아주 실버라도 협곡에 위치한 캄파니아 홀츠 셰일 지층에서 발견된 8천만년 된 과광화 꽃가루 원뿔을 분석한 결과 소철류의 자연사를 보다 정확하게 알 수 있었다.


Elgorriaga는 "이러한 유형의 발견을 통해 우리는 이 기간에 크기, 꽃가루주머니의 수, 많은 면에서 오늘날의 소철류와 정말 다른 소철류가 있었다는 것을 깨달았습니다."라고 말했습니다. "아마도 우리는 많은 소철류 화석을 발견하지 못했을 수도 있고, 아니면 발견하고 있지만 오늘날의 모습과 너무 다르기 때문에 인식하지 못하는 것일 수도 있습니다. 그들은 '살아있는 화석'이 아닙니다. 예전에는 달랐다."

300x250

분석을 수행하기 위해 Elgorriaga와 Atkinson은 연속 절편, 주사 전자 현미경 및 3D 재구성을 사용하여 표본의 원뿔 구조, 해부학적 세부 사항 및 맥관 구조 조직을 연구했습니다. 그들은 또한 화석을 소철류 가계도 내에 배치하기 위해 일련의 진화 분석을 수행했습니다.

원뿔의 비늘, 꽃가루 및 꽃가루주머니의 모양에 부분적으로 의존하여 그들은 이 고대 식물을 백악기 전기(약 1억 2500만 년 전)로 거슬러 올라가 덴마크에서 발견된 고립된 원뿔 비늘을 기반으로 최근에 기술된 속인 Skyttegaardia로 지정했습니다. 게다가, 그들은 소철류 그룹에서 새로운 속의 위치에 대한 초기 의심을 지워줍니다.

앳킨슨은 "3D 재구성은 원추형 크기당 꽃가루주머니가 두 개뿐이고 이 원뿔형 크기의 형태는 스칸디나비아에서 기술된 Skyttegaardia라는 화석을 연상시키기 때문에 놀랍습니다."라고 말했습니다. "유사점이 많았지만 스칸디나비아의 원본은 2021년에 고립된 원뿔 비늘에 기초하여 기술되었습니다. 그들은 화석이 소철류에 속한다는 생각을 조심스럽게 탐구했지만 주로 원뿔당 꽃가루주머니가 두 개뿐이기 때문에 이것을 확고하게 결론짓는 것이 불편했습니다. 오늘날 소철류는 20에서 700개입니다. 대부분의 소철류 꽃가루 원뿔은 상당히 큰 반면 이 화석은 길이가 0.5센티미터에 불과했습니다."

새로운 화석 식물의 추가 정보를 통해 KU 연구자들은 Skyttegaardia와 소철과의 긍정적인 관계를 보여주는 계통 발생 분석에서 "매우 확신"했습니다 .

연구자들은 원시 식물에 대한 그들의 설명이 어떻게 고생물학이 우리에게 깊은 시간을 통해 자연이 어떻게 작용하는지를 더 많은 것을 말해 줄 수 있다는 것을 보여준다고 말했습니다.

"이것은 우리가 화석 기록에서 수집한 정보가 진화 패턴에 대한 우리의 이해에 큰 영향을 미친다는 것을 보여줍니다."라고 Atkinson은 말했습니다. "화석과 마찬가지로 시간은 살아있는 식물이나 유기체만을 연구하는 것에서는 분명하지 않은 통찰력을 드러낼 수 있습니다. 이 사례 연구는 화석이 장기간에 걸친 진화에 대한 이해에 어떻게 기여할 수 있는지를 보여주는 훌륭한 예입니다."