진화적 ‘빅뱅’은 뱀이 왜 그렇게 많은 이상한 종류로 나타나는지 설명합니다.

진화적 ‘빅뱅’은 뱀이 왜 그렇게 많은 이상한 종류로 나타나는지 설명합니다.

저자: Jack Tamisiea

뱀은 1억 년 전 도마뱀에서 처음 진화했을 때 공룡이 지배하는 생태계의 변두리를 기어다니는 생태적 조연이었습니다. 하지만 오늘날에는 약 4,000종의 뱀이 있으며, 크기는 성인 고릴라보다 무거운 녹색 아나콘다에서 종이 클립보다 가벼운 실뱀까지 다양합니다. 뱀은 지구에서 가장 효과적이고 다양한 포식자 중 일부입니다. 미시간 대학의 진화 생물학자인 대니얼 라보스키는 “뱀은 정말 예외적입니다.”라고 말합니다.

다리를 독립적으로 잃은 도마뱀 그룹 약 25개 중에서 뱀은 다양성이 폭발적으로 증가한 유일한 그룹이 되었습니다. 이번 주에 발표된 새로운 연구에 따르면 과학 이유를 설명합니다. 유전체 데이터에 따르면 뱀은 약 1억 2,500만 년 전, 즉 진화 역사 초기에 적응 폭발을 경험했으며, 이를 통해 여러 생태적 격차를 활용할 수 있었습니다. 호주 플린더스 대학교의 진화 생물학자인 마이클 리는 “이 논문은 뱀이 지구의 모습을 바꾼 진화적 ‘특이점’임을 보여줍니다.”라고 말합니다. 그는 파충류 진화를 연구하지만 새로운 연구에는 참여하지 않았습니다.

뱀과 다리가 없는 도마뱀 무리를 구분하는 것이 무엇인지 알아내기 위해 라보스키와 연구진은 심층적인 진화적 나무를 만들었습니다. 그들은 1,000종 이상의 비늘목(뱀과 도마뱀을 포함하는 파충류목)의 유전체 데이터를 사용하여 이 비늘이 있는 생물이 시간이 지남에 따라 어떻게 변했는지를 차트로 표시하여 가지를 형성했습니다. 마지막으로 그들은 박물관 컬렉션에서 알코올에 보존된 표본을 중심으로 약 70,000마리의 도마뱀과 뱀의 개별 식단 정보로 이 데이터 세트를 보강했습니다.

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결과는 특화된 특성의 발달과 관련이 있는 것으로 보이는 초기 적응의 폭발을 보여주었습니다. 이러한 특성에는 뱀이 냄새와 열을 사용하여 먹이를 능숙하게 찾아내는 데 도움이 되는 화학 수용 구조와 대형 식사를 삼키는 데 도움이 되는 유연한 턱이 포함됩니다. 일부 뱀은 더 큰 먹이를 사냥하기 위해 치명적인 독을 진화시켰습니다.

새로운 논문은 어떤 특정 특성이 뱀의 성공으로 이어졌는지 정확히 지적하기 위해 위험을 무릅쓰지 않았습니다. Lee는 아마도 특성의 상호 작용이 뱀이 진화적 잭팟을 터뜨리는 데 도움이 되었을 것이라고 말합니다. “뱀은 여러 적응의 시너지 효과로 성공합니다. [such as] 길쭉한 몸, 수축, 독, 유연한 두개골,” Lee가 말했다. “많은 다리 없는 도마뱀은 이런 뱀의 특징 중 하나나 둘을 가지고 있지만 그렇게 성공적이지는 않았다.” 그는 길쭉한 몸과 유연한 두개골을 가지고 있지만 소수의 종으로 다양화되지 않은 도마뱀 그룹을 인용한다.

라보스키는 일련의 특수한 특성을 채택한 것이 뱀의 진화를 엄청나게 촉진하는 데 도움이 되었을 것이라는 데 동의합니다. 연구의 진화적 나무에 따르면 뱀은 도마뱀보다 최대 3배 더 빨리 진화한 것으로 보입니다. 라보스키는 “뱀이 새로운 특징을 진화시키고 새로운 종류의 식단을 진화시키는 속도는 기본적으로 과속으로 전환되었습니다.”라고 말합니다. “도마뱀은 모페드를 타고 돌아다니는 반면 뱀은 고속열차에 타고 있습니다.”

이처럼 빠르게 진화한 덕분에 6600만 년 전에 일어난 대격변적 대량 멸종으로 비조류 공룡을 포함한 여러 파충류가 멸망한 후 뱀은 도마뱀보다 생태적 격차를 더 많이 활용할 수 있었을 것입니다. 이러한 다양성은 오늘날에도 뱀의 식단에 반영되어 있습니다. 대부분의 살아있는 도마뱀은 곤충이나 다른 작은 절지동물을 고집하지만 뱀은 일반적으로 훨씬 더 모험심이 강하고 설치류와 새부터 캥거루와 악어에 이르기까지 다양한 동물을 먹이로 삼습니다.

뱀은 집단적으로 다양한 취향을 진화시켰지만, 많은 종은 특정 먹이를 노리기 위해 고도로 특화되어 있습니다. 여기에는 먹이를 파헤치기 위해 진화한 삽코뱀 종과 노 모양의 꼬리로 헤엄치고 산호초 물고기와 같은 먹이를 먹는 바다뱀 종이 포함됩니다. 다른 종은 새알을 통째로 삼킵니다. 어떤 종은 다른 종이 감히 먹지 않을 해로운 음식을 먹기도 합니다. 대부분의 도마뱀은 훨씬 덜 특화되어 있고 입에 들어갈 만큼 작은 무척추동물을 그냥 먹습니다.

라보스키와 그의 공저자들은 뱀의 진화를 시작한 진화적 혁신의 폭발을 “거시진화적 특이점”이라고 설명합니다. 진화적 빅뱅과 마찬가지로 이러한 드문 사건은 지질학적 기준으로 볼 때 생물 그룹이 눈 깜짝할 새에 다양한 새로운 종으로 빠르게 다양화될 때 발생합니다. 백악기 동안 꽃식물 다양성의 갑작스러운 폭발은 이 현상의 또 다른 예이며, 찰스 다윈은 이를 “가증스러운 미스터리”라고 불렀습니다.

라보스키는 이것이 “진화의 빅뱅이 지구 생명의 역사에 얼마나 중요한지”를 보여주는 또 하나의 예일 뿐이라고 말합니다.