고래 몸체에 대한 의문 오랫동안 이어져

 시카고대학의 진화생물학자 그레이엄 슬레이터(Graham Slater) 교수는 지난 2010년 최초의 시조 고래가 약 3000만 년에 고래와 돌고래, 포식성 고래 등으로 종이 갈라져 진화돼왔다는 연구 결과를 발표했다.

 그의 주장에 따르면 시조 고래들의 몸체는 원래 매우 큰 몸집을 갖고 있었다. 그러나 먹는 습성이 서로 달라 오랜 기간이 지나면서 몸의 크기가 변해 갔다. 돌고래처럼 작은 물고기들을 잡아먹던 고래들은 빠르게 움직이기 위해 조그만 몸체로 진화해나갔다.

 반면 흰수염고래처럼 섬모·강모를 움직이면서 물속의 작은 먹이들을 걸러 먹고 있던 여과섭식(filter-feeding)을 하고 있던 고래들은 생존을 위해 몸 크기를 계속 불려나갔다. 그 고래가 지금의 ‘흰수염고래(혹은 대왕 고래)’다.

 한편 상어처럼 포식성 부리를 계속 진화시켜나가던 고래들도 있었다. 범고래와 같은 사나운 고래들은 크거나 작은 몸으로 진화하지 않은 채 중간 크기를 유지하면서 상어 등 다른 포식성 동물들과 경쟁을 해나갔다고 주장했다.

 슬레이터 교수의 주장이 그러나 많은 반발을 불러일으켰다. 워싱톤 자연사박물관의 고래전문가 니콜라스 피언슨(Nicholas Pyenson) 박사는 슬레이터 교수의 주장을 입증할 자료가 부족하다며 그의 연구 결과에 불만을 표명했다.

“시조 고래 몸은 지금처럼 크지 않았다”   

 수년 후 논쟁을 벌이던 두 사람은 힘을 공동 연구를 시작했다. 흰수염고래의 몸이 왜 그렇게 큰지 입증 자료를 찾아내기 위해 자연사박물관에서 스탠포드 대학 고생태 학자 제레미 골드보겐(Jeremy Goldbogen) 교수와 함께 방대한 양의 고래 화석을 분류하기 시작했다.

 그리고 최근 연대표를 완성했다. 63종의 멸종된 고래 두개골과 지금도 생존을 이어가고 있는 13종의 고래 두개골을 배열해 고래 몸에 관한 연대표를 만들었는데 3000만 년 전 시조고래의 몸은 그렇게 크지 않았다.

 시간이 경과하면서 고래 몸이 더 커지지도 않았다. 450만 년 전까지 대다수의 고래들은 흰수염고래 처럼 크지도 않고 돌고래처럼 작지도 않은 10m 정도의 몸체를 유지하고 있었다. 고래 몸이 이처럼 중간 크기였다는 사실은 최초로 밝혀진 사실이다.

 관련 보고서는 최근 ‘영국왕립학회보 B (journal Proceedings of the Royal Society B)‘에 발표됐다. 논문이 발표되자 많은 과학자들은 불과 450만 년 전부터 고래 몸이 그렇게 커졌다는데 대해 큰 놀라움을 표명하고 있다.

 450만 년 전은 제 1기 빙하시대가 시작되던 때였다. 빙하와 만년설이 육지를 뒤덮자 육지에 있던 물이 풍부한 영양물질을 해안가에 쏟아 부었다. 때문에 플랑크톤이 번성했고 이를 먹는 크릴 같은 소형 갑각류가 크게 번성했다.

 반면 차가운 수온으로 인해 바다 속에는 다른 물고기들이 사라지고 있었다. 여과섭식을 하고 있던 고래에게 있어 이처럼 좋은 시절이 없었을 것이다. 특별히 경쟁할 것도 없이 바다 속에는 언제나 먹을 것이 흘러 넘쳤다.

빙하기 생태 변화로 고래 몸 급속히 커져    

 이런 연구 결과가 나오기까지 큰 기여를 한 사람은 고생태학자인 골드보겐 교수다. 공동 논문 작성자인 그는 고래의 입이 작은 먹이들을 효과적으로 섭취하기 위해 지금처럼 큰 입의 여과섭식 구조로 진화했다고 주장했다.

 입이 커졌다는 것은 곧 몸이 커졌다는 것을 뜻한다. 큰 몸을 가지고 작은 생물들이 퍼져 살고 있는 영역을 빠르게 헤엄치고 다니면서 그 큰 몸체가 더욱 큰 몸체로 진화했다는 것이 골드보겐 교수의 분석이다.

 바다 속에서 더 많은 먹이를 흡수하기 위해 고래 몸이 커졌다는 연구 결과는 이전에도 있었다. 그러나 구체적으로 어떤 시기에 어떤 이유로 인해 몸이 그렇게 커졌는지에 대해 연구 결과가 나온 것은 이번이 처음이다.

 이번 연구 결과로 인해 상어와 같은 포식성 동물들과 경쟁하기 위해 몸이 커졌다는 주장은 의심을 받게 됐다. 캘리포니아 대학의 고생태학자 지렛 버메이(Geerat Vermeij 교수는 “상어와의 경쟁 설에 의문이 제기되고 있다”고 말했다.

 고래 몸이 왜 커졌는지에 대한 논쟁은 생물학자들 사이에 오랫동안 풀리지 않았던 의문 중의 하나였다. 그러나 화석을 통해 그 진화과정을 증명한 이번 연구 결과로 인해 이전보다 더 상세한 원인을 확인할 수 있었다.

 생태적으로 바다 속 먹이 환경과 깊은 관계가 있다는 사실을 확인할 수 있었다. 그러나 돌고래와 같은 작은 고래들이 어떻게 생겨났으며, 어떻게 진화했는지에 대해서는 여전히 의문이 남아 있다. 후속 연구에 관심이 쏠리고 있다.

이강봉 객원기자 / aacc409@naver.com / 2017.05.25 ⓒ ScienceTimes