공룡이 지구를 점령할 수 있게 한 비밀 무기

우리는 모두 공룡이 어떻게 죽었는지에 대한 이론을 들어봤지만, 그들은 애초에 그렇게 오랫동안 지구를 지배하게 되었을지에 대해 논의를 해야합니다. (힌트: 그것은 그들의 크기, 속도, 스파이크 또는 환상적인 깃털과는 아무런 관계가 없다.) 공룡 역사에 대한 신선한 공기를 마시기 위해 고생물학자 엠마 샤크너와 함께 멸종되기 2억년 전으로 거슬러 올라갑니다.

우리 모두는 공룡이
어떻게 멸종되었는지 알고 있습니다.

제가 지금 알려드리려고 하는 것은

공룡이 멸종되기 200만년 전에
일어난 일입니다.

이 이야기는 공룡이 태어난 바로

맨 처음부터 시작되었습니다.

진화 생물학에서
가장 큰 신비 중 하나는

왜 공룡들이 그렇게
성공적이었는가입니다.

무엇이 오랜 세월 동안 공룡이
전 세계를 지배할 수 있게 한 걸까요?

사람들이 공룡이 놀랍다고
생각하는 이유는

그들은 매우 크거나 또는 매우 작은
공룡이라고 생각하기 때문입니다.

빠른 것도 있다고 생각하고,

깃털이 많은 것도 있거나 아니면

우스꽝스러운 갑옷 피부, 뿔,
이빨이 있다고 생각하죠.

그러나 이에 대한 해답은
아마 해부학에 있을 것입니다.

비밀스러운 무기 같은 거죠.

저와 제 동료는 이 해답이
그들의 폐에 있다고 생각했습니다.

저는 고생물학자이면서
비교 해부학자이며,

저는 전문화된 공룡들이 폐가

어떻게 지구를 정복하는데
특별한 능력이 있었는지 관심있습니다.

우리는 200백만년 전인

트라이아스기로 거슬러 올라갑니다.

환경은 매우 환경은 매우 가혹하고

화훼식물은 없는데,

이 말은 풀이 없었다는 뜻입니다.

나무와 양치류로 가득찬 풍경을
상상해보세요.

같은 시간, 작은 파충류들이 보이고,

포유동물들과 곤충들

그리고 육식동물과
초식성 파충류등이 있습니다.

모두 같은 자원을 얻기위해
경쟁하는 것이죠.

여기서 대단히 중요한 사실은

산소의 농도가 15% 까지
낮았다는 것인데,

오늘날과 비교해도 상당히 낮은 수치죠.

그래서 저산소의 환경에서

공룡들이 숨쉬기 어려웠을 것입니다.

살아 남는 것 뿐만 아니라

잘 자라고 다양해 지는 것도 그렇지요.

그러면 공룡의 잔해들은
일반적으로 화석화된 뼈인데,

우리는 공룡의 폐가 어땠는지
어떻게 알수 있을까요?

우리는 "확장된 계통발생적 브라케팅"
이라는 방법을 사용합니다.

이 단어는, 특히 진화 계보에서

살아있는 공룡들 후손의 폐나 뼈를
연구한다고 말할 경우,

해부학을 연구한다고 말하는
멋진 방법입니다.

그래서 우리는 공룡의 직계후손인

새의 해부학적 구조를 살펴보고,

그리고 가장 가까운 친척인 악어들의

해부학적 구조를 살펴 보았으며,

마지막으로 공룡의 사촌이라고 여겨지는

도마뱀과 거북이의
해부학 구조를 살펴보았습니다.

그리고 우리는 그들의 해부 정보들을
화석 기록에 적용해서

공룡의 폐를 재구성하는 데
사용할 수 있습니다.

그리고 특정한 경우에

공룡들의 뼈대를 현대의 새들의
뼈대와 비슷하게 모읍니다.

이시기에는 공룡이 초기의 포유류들과
경쟁을 하고 있었기 때문에

포유류 폐의 기본 청사진을
이해하는 것이 중요합니다.

또한, 폐에 다시 소개하기 위해서

우리의 모델로서

매력적인 밀라를 사용하겠습니다.

제가 기르는 개죠.

(웃음)

이 이야기는 흉부 안쪽에서 일어납니다.

저는 개의 갈비뼈로
시각화 하고 싶은데요.

척추뼈 기둥이 어떻게 완벽하게

지면과 수평을 이루고 있는지
생각해보시기 바랍니다.

모든 동물들의 척추뼈 기둥이

이렇게 나타날 것인데, 이것은 그들이

두 발로 걸었는지,
네 발로 기었는지 말하는 겁니다.

이제 상상의 갈비뼈 안쪽으로 올라가서
한번 올려다 보실까요.

이곳은 흉부의 천장입니다.

여기는 폐의 윗 표면 늑골과 척추에

직접 접촉을 하게 됩니다.

이 공간이 우리가 말하는 이야기들이
일어나는 곳이죠.

이제, 저는 개의 폐를
시각화해보려고 합니다.

겉보기엔 모든 부분이 부풀어 오른
거대한 가방 같아서

흡입시에 팽창하고

숨을 내쉴때 수축합니다.

이 가방 안에는 가지모양의
튜브가 잇대어 있는데,

이것을 기관지 나무라고 합니다.

이 관들은 흡입된 산소들을
폐포에 전달합니다.

그들은 발산을 통해 얇은 막을
가로질러 혈류로 들어갑니다.

이 부분은 매우 중요합니다.

전체 포유류의 폐는 이동성이 있습니다.

이 말은 호흡과정내내
폐가 움직인다는 뜻인데요,

즉, 얇은 막인 '혈액-가스 장벽'이

너무 얇아지거나
깨질 수 없다는 것입니다.

이것은 다시 사용할 것이니
혈액-가스 장벽을 기억해주세요.

아직 그런가요?

우리는 이제 어려운 새에 대해
시작할 것입니다.

긴장하셔야합니다.

(웃음)

조류는 포유류와는 완벽하게 다릅니다.

그리고 공룡의 폐를
재구성하기 위한 모델로

새를 사용할 것입니다.

새의 몸속에서

공기가 폐를 통과하지만,
폐는 수축되거나 확장되지 않습니다.

폐가 고정되어 있는 것인데요.

촘촘한 스펀지같은
질감을 가지고 있습니다.

그리고 이것은 잘 구부러지지 않고
갈비뼈에 의해 위와 옆이 고정되어 있고

아래에 가로 막으로 고정되어 있습니다.

그리고 이것은 폐를 지나

기관지 나무에서 떨어져 나오는

유연하고 가방같은 일련의 구조물에 의해

한 방향으로 환기되어집니다.

공기 주머니라고 합니다.

이제, 이것은 전체가
극도로 섬세한 구조체가

흉부의 천장을 따라서

갈비뼈 무리에 고정되어 있습니다.

또한, 많은 종료의 새들에서

폐에서 공기주머니사이에서

일어나는 팽창은

그것은 골격 조직을 침범하는데

보통 척추뼈 또는 갈비뼈라고
불리는 부분이죠,

그리고 이 갈비뼈는 호흡기를
제자리에 고정시킵니다.

이것은 척추 기압이라고 불립니다.

이 나누어진 갈비뼈와 척추기압은

우리가 화석에 남겨진 기록에서
얻을 수 있는 두가지 단서입니다.

이유는, 이 두가지 특징은

공룡의 호흡기 계통이
움직이지 않았다는 것을

나타내기 때문입니다.

이 고정된 호흡기 계통의 특징은

산소가 혈류로 퍼지는 얇은 막이

혈류-가스 장벽을 얇게 만드는
진화가 가능하게했습니다.

얇은 장벽은 약하기 때문에 위치가
고정된 것 이런 것이 가능하게 하며.

그리고 약한 장벽은 포유류 폐처럼

환기를 시키면 파열될 것입니다.

우리는 이것을 왜 관리해야 할까요?

이게 많이 중요할까요?

산소는 얇은 막을 가로질러
쉽게 분산됩니다.

이런 얇은 막은 산소가 적을 때는

호흡을 증가시키려고
한 방향으로만 작동하죠

바로 트라이아스기의
산소의 양이 적었을 때 처럼이죠.

공룡이 정말로 폐와 같은 것을
가지고 있었다면

그것은 포유류를 통틀어서
다른 동물들과 비교하면

호흡하기 용이했을 것입니다.

이제 여러분은
현대 동물들의 해부학을 가져다가

화석 기록에 적용했던

현존하는 계통학적 분류법을
기억하고 계신가요?

첫 번째 단서는
현대 조류들의 갈비뼈였습니다.

우리는 대부분의 공룡에서
이런 것들을 발견합니다.

이것은 공룡들의 폐의 윗면이

현대의 조류들과 같이

어느 위치에 고정되어 있다는 뜻입니다.

두 번째 단서는 척추 기압입니다.

우리는 이것을 사우로포드 공룡과
테로포드 공룡에서 발견하는데,

이 공룡은 포식공룡을 포함하고 있고

오늘날의 새의 조상이기도 합니다.

그리고 우리가 공룡에서 화석화된
폐조직의 증거를 찾지 못하는 동안,

척추 기압은 폐가 이 동물들의 생전에

무엇을 했는지 알려줍니다.

폐 조직이나 공기 주머니 조직은
척추뼈를 침범하여

현대의 새처럼 속이 비게 하고

호흡기의 부위를 제자리에 고정시켜
이것들이 움직이지 못하도록 하는

역할을 했습니다.

갈비뼈와 함꼐

척추 기압은 호흡기를 제자리에 고정시켜

진화를 가능하게 하는
고정되고 단단한 골격을 만들었습니다.

오늘날 현대 조류에서 볼 수 있는

초박막 혈액 가스 장벽이 그런 것이죠.

공룡의 이러한 폐에 대한 증거는

그들이 트라이아스기 같은
저산소 상태에서 숨 쉴 수 있는 폐를

진화시킬 수 있는 능력을

가지고 있었음을 의미합니다.

공룡의 이러한 고정된 골격 구조는

유연한 폐를 가지고 있어서
트라이아스기기의 저산소 대기에

적응할 수 없었을 포유류에 비해

적응에 있어서
상당한 이점을 주었을 것입니다.

이런 해부학적 특징은
다른 동물들과 비교해서 공룡들에게는

비장의 무기였을지도 모릅니다.

그리고 이것은 우리에게

여러 공룡의 가설을 실험하기 위한
훌륭한 발판을 제공해줍니다.

이것은 공룡의 시작에 대한 이야기인데,

이것은 이 주제에 대한
우리의 연구의 시작에 불과합니다.

감사합니다.

(박수)