동물 종류가 폭발적으로 늘어난 ‘캄브리아기 대폭발’, 그 원인은? [과학it슈]

[시선뉴스 이호] 약 5억년 전의 과거인 캄브리아기는 이전 시기에는 발견할 수 없었던 다양한 동물들의 화석들이 대거 등장하였다.

때문에 캄브리아기에 이르러 동물의 종이 폭발적으로 증가했다고 보고 있고 우리는 이를 ‘캄브리아기 대폭발(cambrian explosion)’이라 부른다.

하등하고 원시적이었던 해면동물이나 자포동물이 주를 이뤘던 세계에 현존하는 대부분의 동물문들이 등장하게 되었고 이 원인으로는 지구의 산소가 폭발적으로 증가했기 때문으로 보고 있다. 

하지만 정작 이 산소가 어디서 왔는지는 아직 밝혀지지 않았는데 이 원인이 지각판 변동에 있었다는 새로운 연구결과가 나왔다.

영국 엑시터대학은 과학저널 '네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)' 최신호에 이 대학 지구시스템연구소의 팀 렌튼 교수가 이끄는 연구팀이 지각판 변동에 따른 화산 활동 증가가 궁극적으로 산소 증가를 촉발해 다양한 동물이 등장하게 됐다는 시뮬레이션 결과를 도출한 것을 실었다고 밝혔다.  

연구팀은 약 5억5천만년 전 남반구에 초대륙 '곤드와나(Gondwana)'가 형성되면서 대륙판과 해양판이 충돌해 수천 킬로미터에 걸쳐 화산 고리가 만들어졌다고 봤다. 

화산 활동으로 이전에 지하 퇴적암에 저장됐던 이산화탄소(CO₂)가 방출돼 대기로 흘러들면서 지구의 기온이 올랐고 이는 암석에 대한 풍화작용을 강화해 영양분인 인(燐)이 바다로 흘러드는 양을 늘리는 결과로 이어졌다. 

그리고 인은 광합성을 하는 바다 미생물의 활동을 늘려 산소량 증가로 연결되었다는 것이다. 

연구팀은 첨단 생물지구화학 컴퓨터 모델을 고안해 지각판 변동에서 산소량 증가로 이어지는 연쇄반응 과정을 확인했다. 이 모델은 화산 활동 증가의 결과로 산소량이 늘어나는 것을 예측했을 뿐만 아니라, 산소량이 오늘날의 4분의 1 수준으로 증가한 것만으로도 캄브리아기 대폭발 때 출현한 동물이 필요로 하는 산소 수준을 넘어선 것으로 분석했다.

논문 공동저자인 에든버러 대학 박사과정 연구원 조시 윌리엄스는 보도자료를 통해 "이번 연구에서 특히 주목하지 않을 수 없는 부분은 컴퓨터 모델이 캄브리아기 동물군을 지탱하는데 필요한 수준까지 산소량이 늘어날 것으로 예측했을 뿐만 아니라 예측치가 지구화학적 증거와도 강력히 일치하고 있음을 보여준 것"이라고 밝혔다. 

렌튼 교수는 "진화론자들이 처음부터 인정한 가장 큰 딜레마 중의 하나가 캄브리아기 대폭발 때 어떻게 다세포 생물이 갑자기 나타났냐는 것"이라면서 "많은 연구가 산소량 증가를 지목했지만 이런 증가가 이뤄진 분명한 원인이나 어느 정도나 늘었는지는 밝히지 못했다"고 지적했다. "가장 오래된 동물의 선조들이 그래서 우리들까지도 5억년 전 지각판의 이례적인 변동이 있었기에 존재할 수 있었다고 생각하니 놀랍다"고 말했다.