현대 조류의 조상인 깃털 공룡은 어떻게 깃털을 갖게 됐을까? 1억3천만년 전 중국 등에 살던 초기 깃털 공룡은 꼬리에는 깃털이 있었지만, 깃털이 없는 피부에는 파충류 비늘이 덮여 있던 것으로 밝혀졌다.
아일랜드 코크대학 지샤오양 박사팀은 22일 과학 저널 네이처 커뮤니케이션(Nature Communications)에서 1억3천만 년 전 초식공룡 프시타코사우루스(Psittacosaurus) 화석을 분석, 깃털이 없는 피부에서 파충류 비늘 구조를 확인했다고 밝혔다.
연구팀은 깃털 공룡이 파충류 비늘로 덮인 피부에서 어떻게 깃털 피부로 진화했는지는 여전히 수수께끼로 남아 있다며 이번 발견이 파충류와 조류 피부의 진화에 대한 이해를 높이는 데 도움이 될 것이라고 말했다.
깃털은 비행과 체온 조절 등을 위한 복잡한 피부 적응과 관련이 있으며 비늘이 있는 파충류 피부와 깃털이 있는 조류 피부는 명확히 구별되지만, 두 피부가 어떤 과정을 거쳐 진화했는지는 명확하지 않다. 연구팀은 이 연구에서 중국 북동부에서 발견된 1억3천300만~1억2천만 년 전 초기 백악기 화석지대인 제홀 생물군(Jehol Biota)에서 발견된 초식공룡 프시타코사우루스 화석을 자외선 형광과 전자현미경으로 분석, 피부 세포 구조를 조사했다.
프시타코사우루스는 몽골, 중국 북부·서부, 태국, 중앙 러시아 등에 서식하던 공룡으로 뿔이나 볏은 없지만 앵무새처럼 생긴 부리와 꼬리 부분에 꽁지 깃털이 있는 게 특징이다.
분석 결과 프시타코사우루스는 깃털이 없는 신체 부위에 파충류 비늘 구조의 피부가 있었던 것으로 나타났다. 두 개 층으로 된 비늘 구조 피부는 현대 조류 피부와는 완전히 다르며, 표피와 각질 세포층으로 이루어진 현대 파충류 피부와 매우 흡사한 것으로 밝혀졌다.
또 3차원으로 복제한 피부 구조에서는 피부 색소 잔류물인 멜라노솜의 증거가 발견됐다.
멜라노솜 분포는 현재 악어류의 멜라닌 기반 착색 구조와 같은 것으로 나타났다. 연구팀은 이 같은 화석 분석 결과는 프시타코사우루스가 깃털이 없는 신체 부위에 조상이 가지고 있던 비늘 형태의 파충류 피부를 유지했고, 현대 조류 피부 특징은 깃털이 있는 부위에만 있었다는 가설을 뒷받침한다고 말했다.
이어 프시타코사우루스 피부는 깃털이 없는 파충류 형 부위와 깃털이 있는 조류 형 부위로 나뉘었을 것이라며 깃털 진화 초기에 필수적인 피부 기능을 위해 깃털이 없는 곳은 파충류 형 피부가 유지된 것으로 보인다고 덧붙였다.
◆ 출처 : Nature Communications, Zixiao Yang et al., 'Cellular structure of dinosaur scales reveals retention of reptile-type skin during the evolutionary transition to feathers', https://www.nature.com/articles/s41467-024-48400-3