어떻게 물고기는 육지로 걸어 나올 수 있었나!!

1. 절초목

 

해양 척추동물인 어류의 진화는 육상 척추동물의 출현으로 연결됩니다.
경골어류에서 양서류로의 진화에 관해서는 아직 모든 단계가 구체적으로
밝혀지지 않았지만, 어류에서 양서류로 진화하는 중간 단계인 절초목
동물에서 양서류가 전화했다고 추정됩니다.
최초의 해양 척추동물은 어류이며 육상 척추동물의 시작은 양서류입니다.
인간은 육상 척추동물입니다. 척추동물 진화는 물고기에서 인간에 이르는
환경 적응 과정입니다.
척추동물은 고생대 캄브리아기에 시작해 중생대를 거쳐 신생대 현재까지
5억 년에 걸쳐 진화했습니다. 캄브리아기에 시작된 갑피 무악어류가 
트라이아스기까지 생존했고, 턱이 없는 무악어류에서 턱이 있는 악구류가
진화했습니다. 척추동물의 진화에서 중요한 첫 단계는 턱과 이빨의 출현입니다.

턱이 등장함으로써 큰 먹이를 턱으로 잡아서 삼킬 수 있어 물고기의 크기가
수 미터로 커지고, 사냥 경쟁도 치열해져 물고기의 진화가 가속되었습니다.
고생대 오르도비스기에 악구류가 출현했습니다. 악구류는 턱이 있는 물고기로써, 악구류에서
연골어류와 경골어류가 나뉘었습니다. 데본기 말에서 석탄기 초기에 진화가 가속되어
연골어류에서 홍어와 상어가 분화되었고, 경골어류는 신생대 바다에서 가장 다양한
종으로 번성했습니다. 고생대 데본기에 경골어류가 육지로 상륙하여 양서류로 진화
하면서 육상 척추동물의 역사가 시작되었습니다.

 

 

2. 환경에 적응한 과정

 

물고기가 육지로 진출하는 과정은 인류가 달에 착륙한 사건보다 훨씬 더 중요한
척추동물의 진화적 도약입니다. 물고기가 유지 환경에 적응하려면 골격 구조와
호흡 과정이 변해야 합니다. 물고기가 건조한 육상 환경에 적응하려면 수분 손실
을 막는 기능이 진화해야 하며, 아가미 호흡에서 허파 호흡으로 전환해야 하고,
중력을 극복하기 위해 사지가 발달해야 합니다.
먹이를 향한 움직임을 위해 시각과 운동이 긴밀하게 연결되어야 합니다.
물고기에서 진화한 양서류는 알과 올챙이 시기에는 물을 벗어날 수 없고, 개구리가
되어야만 건조한 육지에서 잠시 생존할 수 있습니다. 피부에서 수분 증발이
심해지면 탈수로 인해 생존할 수 없습니다.
식물과 동물이 육상 환경에 적응하는 데 필요한 핵심 기능은 탈수 방지입니다.
데본기에 큰 물고기를 피해 좁은 강으로 이동한 작은 물고기들은 강의 수초를
헤치면서 앞지느러미의 근육이 발달하기 시작했습니다.
화석 발굴을 통해 드러나는바 물고기의 육상 진출은 약 3억 9000만 년 전부터
3억 6000만 년 전 사이의 3000만 년 동안 이루어졌습니다.
에우스테놉테론, 판데리크티스, 틱타알릭, 에우스토스테가, 이크 티 오아서 테가 차례로
진화했습니다.

에우스테놉테론은 두개골이 어깨뼈에 결합하여 목이 존재하지 않았고, 골반이 척추와
분리되었으며, 눈은 둥근 머리의 양 측면에 위치했습니다.
물고기는 목이 없어 몸 전체로 방향을 바꾸어야 옆을 볼 수 있습니다.
에우스테놉테론은 지느러미에 근육이 발달했을 뿐 물고기에 더 가까웠습니다.
북극해 지역에서 발견한 틱타알릭의 화석은 목이 진화했고, 납작한 머리와 두개골
위로 눈이 존재했음을 보여줍니다. 목의 진화는 물고기에서 양서류로 진화하는 과정에서
핵심적인 변화입니다. 6억 년 동안 육상 척추동물은 머리와 어깨 사이에 목을 발달시켜서
여러 방향으로 시선을 이동할 수 있습니다. 인간의 목뼈는 7개이며 목의 움직임이 자유로운 
조류는 목뼈가 10개 이상입니다.
물고기는 물속 화학 분자를 감지하기 위해 후각과 미각이 예민하게 발달했습니다.
반면 육상 척추동물은 육지 환경에서 먹이와 천적을 탐지하고 운동 방향을 결정하기 위해
시각이 발달했습니다. 아칸토스테가는 목이 분명하고 골반이 척추와 결합하여 육지에서 사지
운동할 수 있었습니다. 아칸토스테가의 발가락은 8개로 물고기의 지느러미뼈 구조의 흔적이
남아 있습니다. 물고기는 아가미 속 모세혈관으로 흐르는 적혈구를 통해 물속에 녹아 있는
산소 기체로 호흡한다. 물고기가 육상으로 진출하려면 아가미 호흡에서 허파 호흡으로 바뀌어야 
합니다. 육상 척추동물의 허파는 공기 유입이 식도에서 기도로 분화되고, 기도의 세분된 가지
끝에 허파꽈리가 발달합니다. 허파의 진화는 해양 척추동물의 육상 진출에 결정적인 적용 능력으로
작용했습니다.

3. 데본기

 

데본기에 육상으로 진출한 초기 양서류들은 배를 땅에 끌고 어기적거리면서 한 발씩 육상으로
조금씩 진출했습니다. 양서류에서 진화한 파충류에게는 양막이 출현하여 번식을 위해 다시 물로
돌아가지 않고도 대륙 내부로 진출할 수 있게 되었습니다.
양막은 산소는 통과하고 수분의 증발을 막습니다. 파충류와 조류는 양막으로 둘러싸인 알을 몸 밖으로
낳지만, 포유류는 태반을 통해 산소와 영양을 알에 공급해 자라게 합니다. 양서류의 알은 수분 증발을
막지 못해 물을 벗어나면 생존할 수 없습니다. 그래서 양서류는 사지동물이면서도 양막류가 아닙니다.
양막류에는 파충류, 조류, 포유류가 있습니다. 양막으로 수분 방지 기능을 갖춘 양막류는 건조한 대륙
내부로 진출하는 데 성공해 육상 척추동물이 됩니다. 비늘과 털로 수분 증발을 막을 수 있게 된 파충류와
포유류가 건조한 육지 환경에 적응하면서 육상 척추동물이 행성 지구의 주역으로 진화하였습니다.
양서류, 파충류, 조류, 포유류의 놀라운 진화는 데본기에 최초로 육상으로 진출한 물고기들의 기나긴 환경
적응의 산물입니다. 건조한 육상에서 양막류가 적응한 생존의 흔적은 화석을 통해 짐작할 수 있습니다.
인간이 호흡하고 걷고 생각하는 것은 육상 척추동물이 환경에 적응하는 과정에서 만들어낸 놀라운 산물입니다.