단단한 이 표면은 원시 물고기 피부에서 왔다

조홍섭 2015. 09. 25
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사람 이 에나멜질은 4억년 전 고대어 비늘과 턱 보강 위한 피부

고대어 화석 정밀분석과 동갈치 유전체 분석으로 이 기원 밝혀

 

Min Zhu and Qingming Qu_sn-toothenamel2.jpg » 중국에서 발견된 4억1000만년 전 고대 물고기 화석. 에나멜질이 턱과 코 부위에 분포하지만 이에는 없는 것으로 밝혀졌다. 사진=Min Zhu and Qingming Qu
 
사람 몸에서 가장 단단한 부위는 이 표면을 감싸고 있는 에나멜질(법랑질)이다. 인산칼슘이 주성분인 에나멜질은 어디서 왔을까. 중국과 스웨덴의 고생물학자와 유전체학자가 손을 맞잡고 이 수수께끼를 풀었다.
 

24일 과학저널 <네이처>에 실린 논문에서 연구자들은 고생대인 약 4억년 전에 살았던 최초의 경골어류 턱과 비늘에 있는 에나멜질이 현재의 네발동물 이의 기원임을 밝혔다. 양치질을 마친 뒤 희고 반짝이는 이를 거울에 비춰보면, 고대 물고기가 떠오를지 모른다.
 

Sam Fentress_Tooth_section_international.jpg

 

육지에 사는 네발동물은 이에만 에나멜질이 있다. 그러나 상어나 북아메리카의 동갈치는 피부에도 있다. 비늘 바깥에 형성된 경린질이라고 불리는 단단한 에나멜층이 비늘을 보호하는 구실을 한다.

 

이들은 모두 고대 기원의 물고기여서, 애초부터 이는 원시 물고기에서 왔을 것으로 추정돼 왔다. 스웨덴 과학자들이 동갈치의 유전체를 조사했더니 이 물고기는 사람의 이를 구성하는 에나멜질을 만드는데 필요한 3개의 단백질 가운데 2개를 합성할 수 있는 것으로 밝혀졌다.
 

Brian.gratwicke_Lepisosteus_oculatus1.jpg » 고대어의 후예인 북아메리카 서식 동갈치. 피부에 에나멜질의 단단한 비늘이 있다. 사진=Brian.gratwicke, 위키미디어 코먼스

 

연구자들은 중국과 스웨덴에서 출토된 잘 보전된 고대어 화석을 정밀 조사했다. 그 결과 중국 고대어에선 턱과 비늘에만 에나멜질이 있고 이에는 없었다. 또 스웨덴의 고대어에선 비늘에서만 에나멜질을 찾았다. 이들이 가장 초기의 경골어류임에 비춰 최초의 에나멜질은 이가 아닌 피부에 있었음을 알 수 있었다.
 

원시 물고기의 피부에 있는 에나멜질은 수백만년 동안 진화를 거쳐 이를 강화하는데 이용됐고, 이후 사람을 포함한 육상동물에게 전해진 것이다. 유전자 분석을 통해 피부의 에나멜질이 차츰 자리를 바꿔 입으로 이동한 것이 아니라 새로운 장소에서 에나멜질을 합성하는 단백질이 발현되도록 진화했음이 이번 연구로 밝혀졌다. 피부보호 장치를 음식을 씹는 핵심 기능으로 재활용한 진화의 융통성이 놀랍다.

 

기사가 인용한 논문 원문 정보:

 

Qingming Qu et. al., New genomic and fossil data illuminate the origin of enamel, Nature (2015), doi:10.1038/nature15259


 
조홍섭 환경전문기자 ecothink@hani.co.kr

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조홍섭 기자
20년 넘게 환경문제를 다뤄온 우리나라의 대표적인 환경전문기자를 역임했으며 웹진 물바람숲의 운영자입니다. 인간과 자연의 공존, 과학기술과 사회 문제 등에 관심이 많습니다. 네이버에 <한반도 자연사>를 연재했고 교육방송(EBS)의 <하나뿐인 지구>를 진행하기도 했습니다.
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