놀라운 사실과 생생한 그림으로 가득한 옛날 옛적 생물들의 이야기

자연계는 경이로운 일들로 가득하지만, 지구상에 존재했던 가장 크고, 가장 사납고, 가장 놀라운 생명체들은 이제는 모두 멸종되고 없습니다. 우리는 아주 작은 시간의 조각 속에 살고 있고, 만약 지금껏 살았던 가장 놀라운 생명체들을 만나고 싶다면 그들이 살았던 오래전 지구로 돌아가야만 합니다. 실제로는 불가능해도 상상으로는 얼마든지 할 수 있죠.

게다가 지구상에 살았던 생명체들의 흔적이 곳곳에 남아 있어서 우리가 상상을 펼치는 데 도움을 줍니다. 바로 화석인데, 화석은 세계 여러 곳에서 발견됩니다. 화석을 연구하는 고생물학자가 하는 일은 탐정과 비슷한 면이 있습니다. 뼛조각 한 개, 발자국 한 개도 화석이 될 수 있거든요. 그러니 화석의 주인을 알아내려면 얼마나 어렵겠어요? 고생물학자들은 새롭게 발견된 화석을 박물관에 있는 화석들과 비교하는 일에 오랜 시간을 쏟습니다. 그런 과정을 거쳐야 과학계에 처음으로 등장한 생명체인지 아닌지 알 수가 있으니까요. 화석 조각을 그와 밀접한 관계가 있는 오늘날의 동물들과 비교해서 오래전에 사라진 생명체의 생김새를 재구성하기도 합니다.

예를 들어 하늘을 나는 새 중에 가장 큰 새로 꼽히는 아르겐타비스 마그니피센스(Argentavis magnificens)는 팔뼈 한 개만 발견되었어요. 그렇다면 어떻게 그 새의 크기를 알 수 있을까요? 아르겐타비스와 가까운 친척의 팔뼈와 비교해 봅니다. 만약 그 친척 새에게 전체적인 골격이 있다면, 아르겐타비스의 크기도 추정해 볼 수 있을 테니까요.

잃어버린 세계, 사라진 생물들

선캄브리아대 초기, 지구는 탄생 이후 첫 10억 년 동안 생명이 살 수 없는 곳이었습니다. 엄청나게 뜨거운 데다 화산들로 가득했으니까요. 뜨거웠던 지구가 식고 세상이 평온해지고 나서야 생명이 시작될 수 있어서 지구상에 생명이 살기 시작한 것은 40억 년 전으로 여겨집니다. 하지만 생명에 대한 최초의 화석 증거는 약 35억 년 전으로 거슬러 올라가지요. 당시의 지구는 오늘날 우리가 아는 지구와는 매우 달랐습니다. 지구 전체가 바다로 둘러싸여 있었고, 지구상의 최초의 생명체는 바다에서 살았습니다.

인간의 몸은 30조 개가 넘는 서로 다른 세포로 구성되어 있지만, 지구에 살기 시작한 최초의 생명체는 단 하나의 세포로만 이루어져 있었어요. 육안으로는 볼 수 없는 이 작은 단세포 생물들이 수십억 년이나 지구를 지배했던 거예요. ‘루카(LUCA)’라고 불리는 우리와 먼 친척뻘인 단세포 생물도 있었습니다. 다른 단세포 생물들은 ‘스트로마톨라이트(stromatolite)’라고 불리는 큰 돌 더미 속에 함께 살았는데, 놀랍게도 이들은 오늘날까지도 발견되고 있지요.

하나 이상의 세포로 이루어진 보다 큰 생물들이 나타난 것은 선캄브리아대 말의 일입니다. 레인지오모프(rangeomorph)처럼 한자리에 붙어 있는 생물들과 디킨소니아 렉스(Dickinsonia rex)처럼 해저를 따라 천천히 움직이는 생물들이었지요. 동물인지 식물인지, 아니면 동물과 식물 사이에 존재하는 희한한 무엇인지 알 수 없는 이 희한한 동물들은 선캄브리아대가 끝나 갈 무렵에 모두 멸종했습니다. 하지만 다행스럽게도 가장 초기의 이 생명체들은 화석으로 보존되어 있답니다. 너무 신기하지 않나요?

폭발로 시작해 폭발로 끝난 고생대

지금으로부터 약 5억 4000만 년 전, 놀라우면서도 갑작스러운 생명체의 증가와 함께 고생대가 시작되었습니다. 바로 ‘캄브리아기 대폭발’입니다. 촉수가 달리고 등이 뾰족한 벌레에서부터 새우를 닮은 치명적인 코를 달고 헤엄치는 무서운 동물에 이르기까지, 이전에는 본 적 없는 새롭고 경이로운 동물들이 나타나기 시작하죠. 활기가 넘치는 때이자 ‘먹거나 먹히는’ 시간이었어요. 그 전까지만 해도 동물들이 서로를 먹지 않았기 때문에 처음 물렸을 때의 충격이란 상상도 할 수 없었을 거예요. 생존을 위한 이 경주에서 지금까지와는 다른 생활 방식이 크게 늘어났고, 몸의 형태도 다양해졌습니다. 생물들은 제 몸을 보호하기 위한 뼈대와 껍데기뿐만 아니라, 다른 동물을 잘 씹어 먹기 위한 이빨도 진화시키기 시작했습니다. 처음으로 해저에 굴을 파는 동물도 생겨났는데, 아마도 위험을 피하기 위해서였던 것으로 보입니다. 또한 아노말로카리스(Anomalocaris)와 최초의 기생충 같은 최초의 포식자들도 나타났지요.
생명의 역사상 캄브리아기 대폭발을 가장 중요한 사건 중 하나로 꼽는데, 그 이유는 세계의 많은 주요 동물 집단의 기원이 이 시기로 거슬러 올라가기 때문입니다. 눈덩이 지구의 해빙과 함께 지구 환경에 급격한 변화가 생겨났고, 비슷한 시기에 초대륙이 형성되면서 대양도 생겨났습니다.

3억 년 동안 이어지는 고생대에는 처음으로 육지 식물과 균류(버섯)와 물고기가 등장합니다. 오늘날과 같은 나무숲 대신 프로토택사이트(Prototaxites)라는 거대 버섯 숲이 있었으며, 기어 다니는 작은 벌레들 대신 거대한 전갈들이 살았습니다. 거대한 집게발이 달린 약켈롭테루스 레나이에(Jaekelopterus rhenaniae)는 사람만큼이나 컸고, 코가 포크처럼 갈라진 왈리세롭스 트리푸르카투스(Walliserops trifurcatus), 갑옷을 입은 둔클레오스테우스 테렐리(Dunkleosteus terrelli), 보행을 위한 최초의 다리를 가진 틱타알릭 로제(Tiktaalik roseae) 등 몸의 구조와 움직이는 방법이 특이한 생명체들도 많았답니다.

2억 5200만 년 전, 고생대 말기에 대규모 멸종 사건은 전 세계적인 죽음을 불러왔습니다. 지구상에 공룡이 나타나기 훨씬 전의 일이죠. 이때 전체 동물 종의 90% 이상이 멸종했고, 거의 모든 나무가 사라졌습니다. 지구 역사상 최대의 멸종 사건이라는 의미에서 ‘대멸종’이라고 부르기도 하죠. 과학자들은 지금도 대멸종이 발생한 원인을 연구 중입니다. 대부분은 광범위한 화산 폭발로 지구가 매우 빠르게 뜨거워졌기 때문이라고 믿고 있지요. 만약 이 멸종이 없었다면 삼엽충 같은 신기하고도 멋진 동물들이 지금까지 우리 곁에 있었을지도 몰라요!

대멸종의 잿더미 속에서 나타난 새로운 생명체들

지금으로부터 2억 5200만 년 전에 시작된 중생대는 지금과는 그 모습이 매우 달랐습니다. 오늘날처럼 많은 나라와 대륙 대신, 초대륙이라는 하나의 광활한 땅덩어리가 전부였지요. 이 초대륙 위에서 각양각색의 공룡이 크게 번성했습니다.

2억 년 전 무렵에 거대 초대륙이 갈라져 2개의 커다란 대륙을 형성하기 시작했습니다. 공룡들은 육지에서만 살았지만, 이 무렵에는 하늘과 바다로 간 무시무시한 짐승들도 있었어요. 오늘날의 하늘에는 나무 사이를 날아다니는 새들이 많지만, 깃털 달린 이 새들이 항상 하늘의 주인은 아니었답니다. 하늘을 나는 최초의 척추동물은 파충류, 즉 익룡이었으니까요. 익룡 중에는 공룡을 잡아먹는 무시무시한 녀석들도 있었는데, 이 대단한 동물들은 몸과 비교해 머리가 크고, 가죽처럼 딱딱하고 질긴 날개가 있었어요. 닉토사우루스 그라실리스(Nyctosaurus gracilis)와 같은 익룡들은 특이한 볏이 달려 있기도 했고, 하체고프테릭스 탐베마(Hatzegopteryx thambema) 같은 몇몇 익룡은 기린만큼이나 컸습니다.

중생대의 바다는 포식자들로 바글거렸습니다. 그중엔 아리스토넥테스(Aristonectes)처럼 목이 긴 플레시오사우루스와 어룡들이 있었고, 지금껏 살았던 그 어떤 동물보다도 몸집에 비해 눈이 큰 어룡도 있었습니다. 어룡들은 모사사우루스 호프마니(Mosasaurus hoffmanni)와 같은 무시무시한 모사사우루스들과 같은 바다에서 살았어요. 이 거대한 파충류들은 바다를 누비고 다니며 무시무시한 이빨로 먹잇감을 잡아먹었습니다.

중생대는 우리의 조상인 최초의 포유류가 진화한 시기이기도 합니다. 중생대에 살았던 포유류는 몸집이 작아서, 대부분 고양이보다 크지 않았습니다. 사방에 온갖 무서운 짐승들이 도사리고 있으니 몸집이 작은 편이 좋았을 테지요. 몸집이 작으면 빨리 달아날 수 있고, 숨기도 편하니까요.

세계의 숲은 수억 년 동안 풀도 열매도 꽃도 없어서 오늘날의 숲과는 모습이 매우 달랐습니다. 약 1억 5000만 년 전, 중생대 중반이 되어서야 몬체치아 비달리(Montsechia vidalii)와 같은 최초의 식물들이 꽃을 피우기 시작해 빠르게 퍼져 나갔습니다. 최초의 새들이 하늘을 난 것도 이 무렵이지요.

약 6600만 년 전, 머나먼 우주에서 거대한 소행성 또는 혜성이 지구를 향해 돌진해 와서 콰과광! 지구와 충돌하면서 오늘날의 멕시코에 거대한 분화구가 만들어졌어요. 대재앙과도 같은 이 충돌에 이어 거대한 쓰나미가 지구를 휩쓸었습니다. 파도 높이가 수 킬로미터에 달했지요! 충돌의 충격으로 먼지와 불덩어리가 하늘 높이 날아올랐다가 내려앉으면서 불길이 치솟았습니다. 먼지가 너무 많아서 태양이 빛나지 못할 정도였죠. 식물은 태양에 의존해 에너지를 만들고, 따뜻한 햇볕이 없으면 살 수가 없습니다. 식물이 시들어 죽자, 초식 동물의 먹을거리가 거의 사라졌고, 초식 동물이 없으니 포식자들도 굶주렸습니다. 이 충격적인 사건 이후, 해류가 극심한 영향을 받았고, 해양 생물의 4분의 3 이상이 사라졌어요. 25kg이 넘는 네발 동물은 거의 살아남지 못해서 공룡, 익룡, 플레시오사우루스, 모사사우루스가 지구를 돌아다닌 것은 이때가 마지막이었습니다.

마침내 포유류의 시대가 열리다

중생대 말의 충돌로 얼어붙었던 지구에 다시 태양이 빛나자, 세상은 식물과 나무 천지가 되었습니다. 큰 잎을 씹어 먹는 동물들은 물론, 초식 곤충들조차 존재하지 않았으니 숲은 빠른 속도로 자라나 아주 울창해질 수밖에 없었죠. 커다란 동물이 없는 바로 이러한 환경에서 새롭고 흥미로운 생명체들이 나타납니다. 이렇게 ‘새로운 생명’이라는 뜻의 신생대가 시작되었고, 드디어 포유류가 등장합니다.

많은 포유류의 기원은 신생대 초기로 거슬러 올라갑니다. 약 5500만 년 전에 큰 온난화 현상이 발생해 기온과 바다의 수온이 상승했고, 극지방에서도 거의 얼음을 볼 수 없었습니다. 화석 기록상 최초의 말, 사슴, 코뿔소와 영장류를 만나게 되는 때가 바로 이 온난화 시기입니다.

또한 신생대에는 지금까지 존재한 생물 가운데 가장 큰 육지 포유동물들이 나타납니다. 아프리카코끼리보다 5배나 무거운 파라케라테리움(Paraceratherium), 무사마귀투성이의 지옥 돼지 다이오돈 쇼쇼넨시스(Daeodon shoshonensis) 같은 녀석들이죠.

고대 영장류가 전 세계로 퍼지기까지는 오랜 시간이 걸리지 않았습니다. 열대 우림에 살았던 기간토피테쿠스 블라키(Gigantopithecus blacki)는 턱이 엄청 튼튼해서 아주 질긴 먹이도 먹어 치우는 거대 유인원이었습니다. 인간의 한 종류인 왜소한 체격의 호모 플로레시엔시스(Homo floresiensis)는 초대형 황새나 드워프코끼리와 같은 시기에 살았어요. 우리와 가장 가까운 친척인 멸종된 네안데르탈인의 작은 조각이 지금까지 우리 몸속에 남아 있을지도 모른다는 사실이 믿기나요?

포유류와 함께 몇몇 다른 동물 무리도 중생대 말의 대멸종을 이겨 내고 살아남았는데, 바로 얌전한 거북, 무서운 악어, 꾀바른 새죠. 신생대에는 무는 힘이 강력한 거대 악어, 육식 동물이면서 하늘을 나는 새 중에 가장 날개가 긴 공포새, 지금까지 살았던 거북 중 가장 큰 거북 같은 동물들도 살았답니다.

신생대가 끝날 무렵인 약 260만 년 전에는 지구의 육지 모양이 마침내 지금 우리가 아는 육지의 모습과 가까워졌습니다. 하지만 공기는 오늘날과 비교해 아주 차가웠지요. 어떤 때에는 얼음과 눈이 세상을 뒤덮기도 했는데, 특이한 동물들과 만나게 되는 시기가 바로 이 빙하기입니다. 이 추운 땅에서 털옷을 입고 구부러진 거대한 엄니를 자랑하는 거대한 털매머드와 코뿔소가 살았습니다. 거대하지만 온순했던 이들과 함께 칼처럼 생긴 이빨 2개가 아주 커서 입 밖으로 튀어나와 있었던 스밀로돈(Smilodon)도 신생대 지구에서 살았답니다.

신생대 말에는 ‘메가파우나’라고도 불리는 거대 동물이 많았는데, 여기에는 땅나무늘보, 머리가 짧고 동글동글한 캥거루, 초대형 도마뱀, 거대한 여우원숭이와 키가 큰 날지 못하는 새도 포함됩니다. 이 놀라운 동물들 중에는 지구상에 나타난 지 1만 년도 안 되어 사라진 동물들도 있습니다.

신생대는 가장 새로운 시대이면서 지금껏 계속되고 있습니다. 우리가 살고 있는 시대가 바로 신생대니까요! 그러니 오늘날 지구에 살고 있는 생물들은 매우 특별한 집단이라는 걸 기억하세요. 그 생물들의 조상들은 변화하는 기후, 무서운 포식자, 대멸종을 이겨 내고 수억 년의 세월을 살아 냈으니까요. 우리처럼, 그들도 생존자랍니다.

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들어가며 ........ 6
기본 개념 ........ 10
화석이란? / 체화석 / 주형과 주물 / 광충 작용 / 흔적 화석 / 분석 / 멸종이란? / 화석 탐정 / 학명 / 지질 연대 / 지질학 / 종이란 무엇일까? / 생명의 나무 / 자연 선택 / 수렴 진화
선캄브리아대 ........ 24
루카 / 미생물이란? / 스트로마톨라이트 / 살아 있는 화석 / 레이지오모프 / 디킨소니아 렉스 / 과학자 이야기 / 화폐석
고생대 ........ 38
아노말로카리스 / 먹이 사슬 / 할루시제니아 / 삼엽충 / 약켈롭테루스 레나이에 / 프로토택사이트 / 틱타알릭 로제 / 둔클레오스테우스 테렐리 / 킬리뉴 로스트라타 / 아르트로플레우라 / 칼라미테스 / 툴리몬스트룸 그레가리움 / 디메트로돈 그란디스 / 이노스트란케비아 알렉산드리 / 에스템메노수쿠스 우랄렌시스 / 리스트로사우루스 무라이 / 메가네우라 / 과학자 이야기
중생대 ........ 72
니아사사우루스 패링토니 / 롱기스쿠아마 인시그니스 / 모르가누코돈 왓소니 / 크리올로포사우루스 엘리오티 / 아르카이옵테릭스 리토그라피카 / 암보프테릭스 론기브라키움 / 디플로도쿠스 / 몬체치아 비달리 / 아마르가사우루스 카자우이 / 테리지노사우루스 첼로니포르미스 / 티미무스 헤르만니 / 캉규랍토르 양기 / 크로노사우루스 / 쿨라수쿠스 클리란디 / 레엘리나사우라 아미카그라피카 / 보레알로펠타 마크미첼리 / 파타고티탄 마요룸 / 익티오사우루스 / 다이노수쿠스 / 프테로다우스트로 구이나주이 / 오쿨루덴타비스 카운그라에 / 모사사우루스 호프마니 / 린헤니쿠스 모노닥틸루스 / 코스모케라톱스 리차르드소니 / 시모수쿠스 클라키 / 닉토사우루스 그라실리스 / 파키케팔로사우루스 와이오밍겐시스 / 티라노사우루스 렉스 / 파라푸조시아 세펜라덴시스 / 루디스트 / 아리스토넥테스 / 과학자 이야기
신생대 ........ 140
캄파닐레 기간테움 / 조일라 기가스 / 바실로사우루스 세토이데스 / 파라케라테리움 / 다이오돈 쇼쇼넨시스 / 메이올라니아 오웨니 / 스투펜데미스 게오그라피쿠스 / 푸루사우루스 브라질리엔시스 / 리비아탄 멜빌레이 / 오토두스 메갈로돈 / 실러캔스 / 오레오피테쿠스 밤볼리 / 아르겐타비스 마그니피센스 / 아니소돈 그란데 / 탈라소크누스 / 오도베노케톱스 / 훌리테리움 토마세티 / 펠라고니스 샌더시 / 티타니스 왈레리 / 기간토피테쿠스 블라키 / 호모 플로레시엔시스 / 엘라스모테리움 / 바라누스 프리스쿠스 / 플라티벨로돈 그란게리 / 틸라콜레오 카르니펙스 / 워남비 나라쿠르텐시스 / 디프로토돈 옵타툼 / 스밀로돈 파탈리스 / 코엘로돈타 안티쿠이타티스 / 호모 네안데르탈렌시스 / 톡소돈 플라텐시스 / 에레모테리움 / 악토두스 시무스 / 도에디쿠루스 클라비카우다투스 / 카스토로이데스 오히오엔시스 / 맘무투스 프리미게니우스 / 디노르니스 노바이질란디아이 / 프로콥토돈 골리아 / 팔레오프로피테쿠스 잉겐스 / 아르케오인드리스 폰토이논티 / 메갈라다피스 마다가스카리엔시스 / 압토르니스 데포소르 / 과학자 이야기
낱말 사전 ........ 236
찾아보기 ........ 238
감사의 말 ........ 246