과거 수중생물은 어떻게 육지에서 생활할 수 있게 진화되었나요?
다큐멘터리를 보니(내셔널 지오그래픽) 과거 수중생물이 아가미나 그와 비슷한 신체부위를 이용하여 육지로 올라와서 생활하기 시작했을 것이라고 했는데요. 그런데 지금도 물고기를 건지기만 해도 몇 분 안에 죽잖아요? 그런데 그 옛날에는 어떻게 수중 생물이 아가미로 육지에 나와 생활하기 시작할 수 있었는지 그 진화의 원리가 궁금합니다.
수중생물이 육지생활로 진화할 수 있었던 것은 점진적인 변화와 적응의 과정을 거쳤기 때문입니다.
초기에는 얕은 물웅덩이나 습지 환경에 서식하며 때때로 물 밖으로 나오는 생물들이 있었을 것입니다. 이들은 아가미 외에도 피부를 통한 호흡이 가능했고, 지느러미가 발달하여 물 밖을 기어 다닐 수 있었습니다.
이런 생물들 중 간헐적으로 육지에 올라올 수 있는 개체들이 자연선택을 거쳐 살아남게 되었습니다. 육지로 나올수록 폐 같은 새로운 호흡기관이 발달하고, 체액의 삼투압 조절 능력이 진화했습니다.
긴 진화 과정에서 서서히 육지 생활에 적응해 나갔고, 결국 완전히 물과 단절된 진정한 육지동물로 거듭나게 된 것입니다. 물론 이 과정에서 많은 돌연변이와 자연선택이 수반되었을 것입니다.
따라서 갑자기 아가미 호흡 생물이 육지로 올라오지 않았고, 다양한 중간 단계를 거치며 새로운 적응 형질이 점진적으로 진화해 나갔던 것입니다.
초기의 어류는 아가미를 사용해 호흡을 했습니다. 육지로 올라온 초기 어류는 마치 현대의 폐어류와 같이 물 속과 육지에서 모두 살 수 있는 능력을 가지게 되었으며 폐를 발달시켜 공기 중의 산소를 이용할 수 있었습니다.
1. 호흡기의 변화: 수중생물은 물 속에서 산소를 흡입하는 방식으로 호흡했으나, 육지 생활을 위해 폐와 같은 새로운 호흡기를 발달시켰습니다.
2. 운동 기능의 발달: 육지에서는 다리를 사용하여 이동해야 했기 때문에 다리나 발의 형태와 기능이 발전했습니다.
3. 피부의 적응: 수중생물의 피부는 수분을 유지하고 외부 자극을 막는 역할을 했으나, 육지에서는 수분을 보다 효과적으로 유지하고 외부 환경에 적응하기 위해 피부의 구조와 기능이 변화했습니다.
생물이 육지로 올라오게 된 정확한 시기는 알기 어렵지만 대략 4억 7천만 ~4억 5천만년 전으로 추정되고 있으며, 식물이 먼저 육지로 진출한 후에 동물들이 진출했다고 합니다. 육상에 먼저 진출한 식물들이 동물들에게 서식지 및 먹이를 제공할 수 있었기 때문입니다. 현재 육상 식물화석 중에서 가장 오래된 것은 4억 7천만년 전 아르헨티나 지층에서 보고된 이끼식물의 포자 화석이며 맨 처음 육지에 진출한 동물은 무척추동물 중에서도 절지동물이었을 것이라고 합니다.
이는 진화론에서 중요한 주제 중 하나인 수중에서 육지로의 진화에 관한 이야기입니다. 고대 수중생물이 육지로 진화하는 과정은 역사적으로 매우 오랜 시간이 걸렸으며 여러 단계를 거쳐 발전했습니다.
수중생물이 아가미를 이용하여 육지로 올라오고 육지에서 생활하기 시작하는 과정을 일반적으로 "어류의 물에서 육지로의 이주"라고 합니다. 이 진화적인 변화는 수백만 년 동안의 시간을 거쳐 발생했으며, 이 과정에서 생물은 서로 다른 환경에 적응하고자 변이와 자연선택에 의해 진화했습니다.
수중에서 육지로의 진화는 먼저 육지에서의 생활에 필요한 기능을 발전시킨 생물들이 육지 근처에서 생존할 수 있는 환경으로 이주하게 되었습니다. 이 과정에서 아가미와 같은 수중에서 사용되던 기능은 새로운 용도로 변형되거나 사라지고, 새로운 기능과 생리학적 변화가 발생하게 되었습니다.
현재 발굴되고있는 화석들의 해부학적형태나 복원된 시뮬레이션 형태를 시간순서대로 나열해보면 진화학적으로 폐어와같이 폐와 아가미가 함께 발달하는 방식으로 육지 밖에서도 산소를 체내로 흡수할 수 있도록 변화해왔다고합니다.
또다른 경로로는 피부호흡이나 점막을통한 산소의 흡수로 체내산소대사를 했을 가능성도 있다고합니다.
이러한 호흡적인 형태는 어류에서 양서류의 진화과정에서 잘 살펴볼 수 있습니다.
또한 지느러미부분은 육지에서 앞발의 형태로 발달할 수 있을것이라고 추측될 수 있는데 현존하는 망둥어처럼 앞지느러미를 이용해 이동하거나 개구리와 올챙이 사이 앞발이 발달하는 형태로 발달했을 것이라고합니다.
이런방식으로 육지와 물속의 이동이 자유로워 육지에서의 위협을 피할 수 있었을것이라고합니다.
식물의경우도 뿌리는 물속에두거나 줄기나 잎만 물밖으로 서서히 나오는 형태로 발달하며 점점 육지로 올라왔을 것으로 추측되고 현존식물중 부생식물이나 수생식물 이 형태에 해당한다고합니다.
이러한방식으로 물과 육지 모두 생활가능한형태로 서서히 발달해나가며 육지위로 올라왔습니다.