지구의 역사 2강. 화석: 돌이 된 생명
화석 기록은 생명의 앨범이 아니라 찢어진 페이지 몇 장입니다. 읽는 기술은 무엇이 빠졌는지 아는 데서 시작합니다.
풀고 시작
화석이 된다는 것은 복권에 당첨되는 일이다
여러분이 지금 죽는다면 화석이 될 수 있을까요? 확률은 복권 당첨에 가깝습니다. 죽은 생물 대부분은 먹히고, 썩고, 흩어져 흔적 없이 사라집니다. 화석이 되려면 드문 조건이 겹쳐야 하죠. 첫째, 뼈나 껍데기 같은 단단한 부위가 있어야 합니다. 둘째, 죽은 직후 퇴적물에 빠르게 매몰되어야 합니다. 셋째, 산소가 부족해 분해가 느린 환경이면 더 좋습니다. 이 조건은 얕은 바다나 호수 바닥에서 잘 충족되고, 침식이 우세한 산지나 숲에서는 거의 충족되지 않습니다. 그 뒤로도 지층이 녹거나 솟아 깎이지 않고 버텨야 하며, 마지막으로 누군가 발견해야 하죠. 화석 하나하나가 확률의 기적입니다.
없는 것을 읽는 기술
여기서 결정적 교훈이 나옵니다. 화석 기록의 공백은 부재의 증거가 아닙니다. 기록 자체가 체계적으로 편향되어 있기 때문이죠. 껍데기를 가진 해양 생물은 과대 대표되고, 몸이 연한 벌레나 해파리는 과소 대표됩니다. 얕은 바다는 잘 남고 심해와 육상 고지대는 잘 안 남습니다. 노출된 지층이 많은 시대와 지역이 더 많이 발견되죠. 따라서 "이 시대 지층에 화석이 없다"는 "이 시대에 생물이 없었다"로 직역되지 않습니다. 고생물학은 이 편향을 보정하며 읽는 통계적 기술이고, 3강의 멸종 규모 추정도 같은 보정 위에서 이루어집니다.
캄브리아 폭발과 버제스 셰일
약 5.4억 년 전 캄브리아기가 시작되면서 화석 기록이 갑자기 풍성해집니다. 수천만 년 사이에 절지동물, 연체동물, 척삭동물 등 현생 동물 문의 대부분이 등장하는 이 사건이 캄브리아 폭발입니다. 폭발의 실상을 보여 준 것이 캐나다 로키의 버제스 셰일(Burgess Shale)이죠. 1909년 월컷(Charles Walcott)이 발견한 이 지층은 저산소 진흙 속 급속 매몰 덕에 연한 조직까지 보존했습니다. 그 안에서 무엇이 나왔을까요? 다섯 개의 눈을 가진 오파비니아, 가시 돋친 할루키게니아 같은 기묘한 동물들이 쏟아져 나왔습니다. 다만 "폭발"이 문자 그대로의 순간적 창조는 아니라는 점도 중요합니다. 그 이전 에디아카라기의 연한 몸 생물들이 있었고, 단단한 골격의 등장 자체가 화석화 확률을 급증시켰다는 점, 즉 기록 편향도 폭발의 외양에 한몫했다는 해석이 병존합니다.
메리 애닝, 절벽의 화석 사냥꾼
영국 라임 리지스의 가난한 목수 집안에서 태어난 소녀가 절벽에서 캐낸 돌로 과학사를 바꿉니다. 애닝(Mary Anning, 1799~1847)은 절벽에서 화석을 캐 팔아 생계를 이었습니다. 십 대에 오빠와 함께 어룡(이크티오사우루스)의 온전한 골격을 발굴했고, 1823년에는 최초의 완전한 수장룡(플레시오사우루스) 골격을, 이후 영국 최초의 익룡 화석을 찾아냈죠. 당대 최고의 학자들이 그녀의 표본과 안목에 의존했지만, 여성이라는 이유로 런던지질학회 회원이 될 수 없었고 논문의 공로는 종종 남성 학자들의 이름으로 발표되었습니다. 그럼에도 그녀의 괴물들은 "지금은 존재하지 않는 생물이 과거에 존재했다"는 멸종 개념을 대중과 학계에 각인시켰습니다.
표준화석, 지층의 달력
멀리 떨어진 두 지층이 같은 시대인지 어떻게 알 수 있을까요? 답은 표준화석(index fossil)입니다. 좋은 표준화석의 조건은 생존 기간이 짧고(시간 해상도), 분포가 넓으며(공간 연결), 개체수가 많고 식별이 쉬운 것입니다. 고생대의 삼엽충, 중생대의 암모나이트가 대표적이죠. 측량기사 스미스(William Smith)는 지층마다 고유한 화석 조합이 일정한 순서로 나타난다는 동물군 천이의 원리를 확립하고, 1815년 잉글랜드 전역의 지질도를 완성했습니다. 방사성 연대측정(1강)이 없던 시대에 화석만으로 상대 연대의 전국 지도를 그린 것입니다. 이 대비 기술이 있어야 3강에서 다룰 "전 지구적 동시 멸종"이라는 판정 자체가 가능해집니다.
인출 문제
생각해볼 질문 (정답 없음)
- 현재 지구의 생물 중 1억 년 뒤 화석으로 남을 가능성이 가장 높은 것은 무엇일까요. 미래의 고생물학자는 우리 시대를 어떤 모습으로 복원하게 될까요.