조류가 공룡이라는 사실은 더 이상 새롭지 않지만, 어떻게 깃털과 비행 능력이 발달했는지, 어떻게 깃털 달린 수각류 공룡의 작은 분파에서 조류로 진화했는지에 대한 세부적인 내용은 아직 연구 중입니다.
지난 20여 년간 아시아에서 연조직이 보존된 놀라운 화석들이 발견되었습니다. 특히 중국 랴오닝성의 1억 2,400만 년 된 백악기 초기 지층에서 많은 화석이 나왔습니다. 이 화석 중에는 화석화된 깃털과 더 원시적인 깃털 비슷한 구조를 가진 다양한 수각류 공룡도 있었습니다.
티라노사우루스와 콤프소그나투스과부터 가우딥테릭스 같은 오비랍토르류, 미크로랍토르 같은 조류와 매우 비슷한 드로마에오사우루스과에 이르기 까지 대부분의 코엘루로사우루스과 수각류 집단이 발굴되었습니다.
2010년에 스페인 고생물학자 프란시스코 오르테가는 카르카로돈토사우루스과라는 대단히 원시적인 수각류 공룡군의 일원인 콘카베나토르에게 깃털 같은 구조가 있었을 수 있다는 증거를 찾았다고 주장했습니다.
게다가 티안유롱과 소형 각룡류 프시타코사우루스 같은 조류형 골반을 가진 조반류 공룡의 피부에서 단순한 관상 섬유 구조가 발견되었습니다. 그 이름을 생각하면 얄궂게도 조반류 공룡은 조류의 진짜 조상인 도마뱀형 골반을 가진 용반류와 극히 먼 관계만 있을 뿐입니다. 즉 깃털 같은 구조는 모든 공룡에게 흔한 특징이었고, 조류는 공룡 선조로부터 깃털을 물려받아 개선했을 뿐이었던 것으로 보입니다.
고대의 날개
1860년에 독일 졸른호펜의 쥐라기 석회암층을 채굴하던 채석공들이 아름답게 보존된 깃털 화석을 발견했습니다. 겨우 5cm 길이에 비대칭적인 구조는 이것이 날 수 있는 동물의 날개에서 나온 것임을 알려주었습니다.
다음 해에는 선사 시대의 새 한 마리가 통째로 발견되어 그 지방 의사에게 팔렸습니다. 그는 이것과 다른 몇 가지 화석을 해부학자 리처드 오언과 대영 박물관에 700파운드(당시 환율로 3,400달러)라는 상당한 돈을 받고 팔았습니다.
오언은 이후에 시조새라고 이름 붙여진 이 화석이 긴 꼬리뼈와 이가 난 부리 같은 원시 파충류의 특징과 날개깃이 달린 날개로 변한 팔뚝 같은 좀 더 진화한 조류의 특징을 모두 지녔음을 알아챘습니다.
하지만 시조새가 두 주요 동물군 사이의 진화적 변이의 훌륭한 예라는 것을 알아차린 사람은 다윈 진화론의 당당한 옹호자였던 토머스 헨리 헉슬리였습니다. 헉슬리는 시조새의 골격 구조가 1861년 졸른호펜에서 발견된 콤프소그나투스라는 소형 이족 보행 수각류 공룡과 아주 비슷하다는 사실을 알아냈습니다.
깃털 달린 공룡
하지만 수백 년 후인 1990년대 중반 랴오닝성에서 깃털 달린 공룡이 처음 발견되면서 세상을 깜짝 놀라게 했습니다. 콤프소그나투스의 가까운 친척인 68cm 크기의 시노사우롭테릭스에 관한 초기 연구는 일부 소형 수각류 공룡의 몸이 아마도 보온을 위해서 털로 덮여 있었을 거라고 주장했습니다. 하지만 2010년에 새로운 분석을 통해 섬유 조직이 특히 꼬리 부분을 따라 밝은 띠와 어두운 띠로 번갈아 이루어져 있어서 과시하는 용도가 있었을 거라는 주장이 나왔습니다.
그 직후에 중국과 몽골에서 1m 크기의 오비랍토르류인 카우딥테릭스 같은 종들을 추가로 발견해서 다른 수각류 공룡들은 대칭적이고 비행과 관계없는 초기 깃털을 가졌다는 사실이 밝혀졌습니다.
이런 발견은 깃털이 하늘을 날기 전에 진화한 것이라는 최초의 훌륭한 증거였고, 아마도 활동적인 소형 수각류의 몸을 보온하는 용도로 진화하기 시작했을 것입니다. 게다가 깃털을 성적인 과시용, 암컷의 경우에는 위장요으로 사용했을 수도 있습니다.
그 이후로 깃털 같은 구조를 가진 성체 공룡과 소수의 어린 공룡 화석이 연이어 발견되었습니다. 예를 들어 2009년에 발견된 오비랍트류인 시밀리카우딥테리스 화석 같은 것들입니다. 이 화석들은 날지 못하는 깃털 달린 공룡이라 해도 털갈이를 거치며 깃털 구조가 급격하게 바뀐다는 것을 보여 주었습니다.
솜털로 덮인 새끼들은 성체로 자라면서 현대 조류에게서 보이듯 여러 종류의 깃털 형태를 갖게 되었습니다. 다만 공룡들은 현대의 조류에게서는 볼 수 없는 섬유 타입과 끝에 깃이 달린 긴 리본 같은 구조 등 훨씬 다양한 깃털 종류를 보여서 깃털 진화 중에 단계 일부가 소실되었음을 알려 줍니다.
동력 비행
최근에 발견된 화석들은 깃털이 먼저 생겼다라는 주장을 입증해 주는 한편, 동력 비행의 진화에 관한 오랜 논쟁에 대해서도 증거를 제시해 주었습니다. 비행 능력은 강력한 근육과 깃털이 있는 팔-날개가 날갯짓을 해서 날아오를 만큼 강력해지면서 바닥에서 위로 발전한 걸까요, 아니면 나무에서 뛰어내리는 활공 동물에 날갯짓을 할 수 있다는 기관이 생기면서 진화한 걸까요?
팔다리에 날개 같은 깃털이 있는 조그만 마니랍토라류 미크로랍토르는 최소한 소형 공룡 중 한 집단은 훌륭한 활공 동물이었음을 보여 주지만, 알려진 깃털 공룡 대다수가 백악기 동물이라는 것을 꼭 기억해야 합니다. 그들은 마니랍토라류 아비알라이 공룡 분파의 진화나 시조새처럼 날개를 퍼덕이는 동물들의 출현 이후에 나타난 것입니다. 어쨌든 그들은 이 놀라운 발전이 어떤 식으로 일어났는지 보여 줄 수 있습니다.
하지만 2009년 까마귀만 한 크기에 빠르게 달리고 깃털로 뒤덮인 트로오돈과 수각류인 안키오르니스 화석 두구가 중국의 1억 5,500만 년 된 쥐라기 후기 지층에서 발견되었습니다. 이것은 시조새를 앞서는 최초의 깃털 달린 트로오돈과로, 이런 깃털 공룡들이 그 유명한 최초의 새보다 앞서서 존재했음을 확인시켜 주었습니다.
놀랍게도 안키오르니스의 발과 다리에도 팔과 꼬리에 있는 것처럼 새와 같은 공기 역학적인 깃털이 달려 있었습니다. 하지만 팔 깃털은 비행에 적합하지 않은 둥그스름한 날개 모양을 이루고 있었습니다.
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