[턱의 진화]

Dinooption 5th update 2003, 07

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- 존 휠러 -

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       메 뉴

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턱의 진화

실루리아기 후기에 무악어류는 생태학적으로 많이 배분되어 있었다. 그것들은 표면에서 플랑크톤과 같은 작은 먹이를 먹거나, 바다 바닥의 퇴적물, 또는 벌레나 해파리 같이 쉽게 삼켜지는 부드러운 먹이를 먹는 것으로 한정되었다. 하지만 그것들 가운데 어딘가에 턱을 진화시키는 과정에 있는 물고기들이 있었다. 턱의 진화는 물고기의 섭식 생태에 있어서 큰 돌파구였다. 그것은 외관상 새로운 출연자들과의 경쟁에서 살아남은 무악어류의 쇠퇴를 야기했다.
비록 입증할 수는 없지만 해부학과 발생학적인 연구에서는 척추동물의 턱을 형성하는 뼈가 본래 턱이 없는 물고기의 아가미활(gill arches)로부터 진화되었다는 것으로 추측되었다. 살아있는 물고기에서 입으로 들어온 물은, 산소와 이산화탄소가 혈액 시스템과 교환하는 아가미를 지나 뒤로 나간다. 아가미는 부드러워서 유수에서 가늘고 긴 뼈 조각이나 아가미활이라고 불리는 연골 조직에 의해 지탱되어야만 한다. 아가미로 더 많은 물이 지나갈수록, 더 많은 산소가 흡수되고 더 높은 에너지를 발생시킨다. 현생 물고기들은 아가미로 지나가는 물의 유출을 증가시키고 조절하기 위해 보통 어떤 종류의 펌프를 갖고 있다. 대부분의 물고기들은 턱을 움직여서 입의 용적을 늘이고 줄이는 펌프 행동을 취한다. 다랑어는 제트 전투기의 공기 흡입구가 공기를 터빈으로 집중시키는 것과 마찬가지로, 아주 빠르게 수영해서 아가미를 지나는 물을 압축하는 램제트(ramjet) 활동을 만든다.
만약 턱이 아가미활에서 진화했다면, 턱의 진화는 먹는 것보다 호흡하는 것과 관계가 있다. 무악어류에서 아가미 전체를 흐르는 물은 작은 입과 아가미를 지나 천천히 흐르는 물 때문에 저해되었는지도 모른다. 그래서 산소량이 적어 헤엄치는데 제한을 받았는지도 모른다. 아마 관절이 아가미활 앞쪽으로 발달해서, 물을 뒤쪽으로 아가미 전체에 더 많이 보내기 위해 입을 더 넓게 벌리도록 했을 것이다. 그 과정에서 이 아가미활은 진정한 턱으로 변형된다. 송어나 연어와 같은 중간 크기 경골어류가 턱을 벌릴 때 턱과 내부 아가미활 간의 유사성이 보인다.
턱의 진화와 그 결과 잠재적인 먹이 범위가 확장되는 것은 생태학적으로 거대한 팽창이며 진화학적으로 턱을 가진 물고기의 성공에 열쇠이기 때문에 그 의문은 중요한 것이다. 하지만 이빨과 턱은 단지 무기라서, 그것들은 배급시스템(delivery system)에 의해 타겟으로 적용되어야만 한다. 데본기 이후의 물고기에 관한 역사는 턱의 형성(mounting)과 움직임(hinging)이나, 돌진 속력, 혹은 추진과 기동성의 수리역학적인 면에 있어서 주로 하나의 효과를 증대시키는 방향으로 진행되었다.
비록 물고기들이 여전히 미세한 먹이를 먹었다하더라도, 음식물 섭취와 산소 교환은 턱의 진화로 향상되어 왔다. 아마 턱이 성능의 한계에 달했던 활동적인 수영을 하는 물고기에서 진화되었는지도 모른다. 턱이 있는 물고기들을 무악어류나 턱이 없는 물고기에 반해서 유악어류(gnathostomes)라고 한다. 대개 그것들은 실루리아기-데본기 경계쯤에 아주 빠르게 진화하고 방산해서 어느 무리가 가장 가까운 관계인지 말하기 어렵기 때문에, 분류나 초기 진화에 있어서는 일반적인 논쟁이 없다.

▷ 판피어강(Placodermi)

▷ 연골어강(Chondrichthyes)