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데이노케이루스가 전하는 거대공룡의 비밀

1965년 폴란드 연구팀은 몽골 남부에 있는 고비사막 알탄울라에서 거대한 앞발 화석을 발굴했어요. 연구팀은 이 공룡에게 ‘독특하고 무서운 손’을 뜻하는 그리스어인 ‘데이노케이루스(Deinocheirus)’라고 이름지어 주었어요. 다른 부위의 뼈 화석은 거의 발견되지 않아, 데이노케이루스의 정체는 50년간 미스터리로 남았지요. 과학자들은 앞발과 발톱의 크기로 보아, 이 공룡이 티라노사우루스보다 더 크고 흉악한 거대 육식공룡이었을 거라고 추측할 뿐이었죠. 그런데 지난 10월 23일, 우리나라 공룡 전문가인 이융남 한국지질자원연구원 지질박물관장이 데이노케이루스의 정체를 최초로 밝혔어요. 데이노케이루스는 정말 난폭한 거대 공룡이었을까요?

 


고비사막에서 찾은 ‘독특하고 무서운 손’

몽골 고비사막에는 공룡 뼈 화석이 잔뜩 묻혀 있어요. 그 이유는 *중생대 당시 이곳이 공룡을 비롯한 동식물이 살기 좋은 울창한 숲이었기 때문이에요. 특히 공룡처럼 큰 동물이 죽으면 강물에 떠밀려온 퇴적물이나 모래바람에 묻혔어요. 이곳에서는 화산 폭발이나 지진도 잘 일어나지 않았기 때문에 땅속에 묻힌 사체가 부서지거나 녹아버릴 염려도 없었지요. 그래서 공룡 뼈는 1억 만 년이 지나도록 훼손되지 않고 굳어서 단단한 화석이 되었답니다.
이융남 박사팀은 2006년부터 5년간 몽골 과학자들과 함께 고비사막에서 공룡 뼈 화석을 발굴했어요. 그리고 2006년 알탄울라, 2009년 부긴자프 지역에서 데이노케이루스의 화석들을 찾아냈지요.
이융남 박사팀이 2006년과 2009년에 찾아낸 데이노케이루스는 모두 두 마리로, 갖고 있는 뼈의 부위가 각자 달랐어요. 그래서 뼈들을 부위별로 조합하고, 뼈와 관절 구조를 토대로 근육이 달린 모양과 크기 등을 분석했어요. 그 결과 온전한 한 마리로 복원할 수 있었답니다.

 
이융남 박사팀이 몽골 고비사막에서 데이노케이루스 뼈화석을 발굴하는 모습이융남 박사팀이 몽골 고비사막에서 데이노케이루스 뼈화석을 발굴하는 모습


※중생대
약 2억 5000만 년 전부터 6500만 년 전까지 지질시대. 오래된 순서대로 트라이아스기와 쥐라기, 백악기로 나뉜다. 공룡은 트라이아스기에 나타나 고온다습했던 쥐라기에 번성했고 몸집도 커졌다. 비교적 서늘해졌던 백악기에는 작은 초식공룡이 많아졌다.

데이노케이루스 복원 과정
1965
폴란드 연구팀이 데이노케이루스 앞발 화석 발견.
2006
이융남 박사팀이 알탄울라에서 공룡 뼈 화석 발견. 머리와 앞발을 도굴 당한 상태로, 뒷다리와 특이하게 생긴 골반이 있었다.
2009
부긴자프에서도 공룡 뼈 화석 발견. 앞발을 보고 데이노케이루스임을 확인. 골반 모양을 보고 2006년 것도 데이노케이루스 화석이라는 사실을 알아냄.
2014
유럽 소장가로부터 도굴된 데이노케이루스의 뼈 화석을 되찾아옴. 두 개체를 조합해 세계 최초로 데이노케이루스의 모습을 복원.

50년 만에 베일 벗은 데이노케이루스

이융남 박사팀이 복원한 데이노케이루스는 몸길이가 약 11m, 몸무게가 약 6.4톤으로 티라노사우루스와 몸집이 비슷한 거대 공룡이었어요. 과학자들이 티라노사우루스보다 훨씬 더 클 거라고 예상한 걸 뒤엎은 셈이죠.
가장 놀라운 사실은 데이노케이루스가 흉악한 육식공룡이 아니라는 점이에요. 앞발에 붙어 있었던 근육은 잘 발달해 있지 않았고, 발톱은 낫처럼 커다랗지만 끝이 뭉툭했거든요. 이 박사는 “데이노케이루스가 앞발로 사냥을 하기보다는 주변에 있는 나뭇잎이나 풀을 끌어 모았을 것”이라고 설명했어요. 그리고 그 증거로 데이노케이루스 화석과 함께 발견된 1400개가 넘는 돌들을 보여 줬어요.
이 돌들은 공룡 뱃속에 들어 있었던 ‘위석’이에요. 위석은 이빨이 발달하지 않은 초식공룡들이 나뭇잎이나 풀잎의 *섬유질을 소화시키려고 꿀꺽 삼킨 돌이에요. 위석들은 위 속에서 이리저리 굴러다니고 부딪히면서 맷돌처럼 식물을 잘게 부순답니다. 연구팀은 둥글둥글 마모가 된 모양이나 화석과 함께 놓여 있던 위치를 보고 위석이란 걸 알아냈지요.
데이노케이루스의 배에서는 소화되다 만 생선뼈 잔해 화석도 발견됐어요. 데이노케이루스가 식물은 물론, 작은 생선을 잡아먹고 살았던 잡식성 공룡이라는 증거랍니다.
 


2009년 몽골 부긴자프에서 발견한 데이노케이루스의 오른쪽 앞발 화석. 발견 당시에는 발가락의 앞부분이 없었다. 그런데 유럽에서 찾은 도굴된 발가락 화석과 잘라진 부분이 정확히 일치했다.

※섬유질
식물의 세포벽을 이루는 질긴 물질. 셀룰라아제 효소를 가진 초식동물만이 소화시킬 수 있다.

몸길이 10m 넘는 거대 공룡 패밀리

놀랍게도 몸길이가 10m가 넘는 거대 공룡은 데이노케이루스뿐이 아니에요. 목의 길이만 10m가 넘어 전체 몸길이가 20m를 훌쩍 넘는 녀석들도 있거든요. 목 긴 공룡 중에 서도 가장 거대했던 수페르사우루스는 몸길이가 약 35m로, 14층짜리 아파트와 비슷해요. 어마어마한 덩치와 어울리게 ‘수페르(영어로는 슈퍼)’라는 이름이 붙었답니다.
과학자들은 목 긴 공룡들을 ‘아주 거대한 도마뱀’이라는 뜻으로 ‘티타노사우루스’라고 불러요. 티타노사우루스는 아프리카와 남아메리카, 아시아, 유럽 남부에 살았어요. 약 7700만 년 전 지금의 남아메리카 대륙에서 살았던 아르젠티노사우루스는 수페르사우루스보다 몸길이는 약간 작았지만, 몸무게는 10톤 이상 더 나갔어요. 그 중 미국 드렉셀대학교 연구팀이 아르헨티나에서 발굴한 드레드노투스 슈라니는 몸무게가 중형 여객기(50톤) 한 대보다도 무거웠을 거래요.
우리나라에서도 지난 1999년, 백인성 부경대학교 교수팀이 경상남도 하동군에서 티타노사우루스에 속하는 부경고사우루스 화석을 발견했어요. 연구 결과 이 공룡은 몸길이가 약 20m, 몸무게가 약 30톤이나 되는 거대 공룡으로 밝혀졌어요.
목 긴 공룡 외에도 티라노사우루스와 스피노사우루스는 거대한 육식 공룡으로 손꼽혀요. 우선 가장 무섭고 사나운 육식공룡인 티라노사우루스는 덩치가 크고 뒷다리가 튼튼한데다 턱이 크고 강한 최상위 포식자였어요. 앞발에는 날카로운 발톱이 두 개 나 있었지만, 약 1m 밖에 되지 않아 덩치에 비해 약했죠. 과학자들은 티라노사우루스가 사냥을 했다면 앞발보다는 이빨을 사용했을 거라고 추정한답니다.
부챗살 같은 척추돌기가 멋진 스피노사우루스는 더 거대한 육식공룡이었어요. 지난 9월 미국 시카고
대학교 고생물학자인 니자르 이브라힘 박사팀은 모로코 동부에서 발견한 뼈화석을 연구한 결과, 스피노사우루스가 물속에서도 살았으며 수영을 꽤 잘했을 거라고 밝혔어요. 발이 노처럼 편평해 헤엄치기 좋았고, 콧구멍이 머리 위쪽에 나 있어 쉽게 잠수할 수 있었을 거라고 설명했답니다. 게다가 다른 육식공룡에 비해 뒷다리가 짧은 것으로 보아 물속에서 물고기를 잡아먹고 살았을 가능성이 높대요.

가장 무섭고 사나운 공룡
티라노사우루스 렉스
시대 백악기
지역 북아메리카
먹이 육식
몸길이 약 12m
무게 약 9톤

가장 수영을 잘했던 공룡
스피노사우루스
시대 백악기 후기
지역 아프리카
먹이 육식
몸길이 약 15m
무게 약 20톤

가장 거대했던 공룡
수페르사우루스
시대 쥐라기 후기
지역 북아메리카
먹이 초식
몸길이 약 35m
무게 약 40톤

가장 무거웠던 공룡
드레드노투스 슈라니
시대 백악기 후기
지역 남미 아르헨티나
먹이 초식
몸길이 약 26m
무게 60톤 이상

몸집 키우고 목 늘이고 초대형 생존 전략

중생대에는 몸길이가 수십 미터나 되고 몸무게가 수십톤이나 되는 공룡들이 지구를 지배했지만, 지금은 모두 사라졌어요. 당시 공룡들은 어떻게 그런 거대한 몸집으로 진화할 수 있었을까요? 또 어떠한 생존 전략을 가지고 있었을까요?

공룡시대의 기후가 거대 몸집의 열쇠

공룡이 처음 나타난 트라이아스기에는 기후가 고온다습하고, 대기 중 산소가 약 15%로 지금보다 옅었어요. 그래서 공룡은 뼛속에 공기가 흐르는 ‘기낭’을 발달시켜 산소를 온몸으로 보냈지요.
트라이아스기가 지나고 세계가 커다란 한 덩어리였던 원시대륙 ‘판게아’가 여러 개로 쪼개지면서 지
구의 산소 농도가 달라지기 시작했어요. 얕은 바다가 생기고 광합성을 하는 식물성플랑크톤이 급격히 늘어나 산소가 풍부해진 거예요. 이미 온몸에 산소를 효율적으로 보내도록 진화한 공룡은 새 환경에 잘 적응했고, 그 결과 몸집이 더욱 더 커졌답니다.

거대 초식공룡은 육식공룡이 진화한 모습

초기에 나타났던 공룡은 자신보다 크기가 작은 동물을 잡아 먹는 육식공룡이었어요. 천적으로부터 자신을 지키기 위해 몸집을 키웠지요. 하지만 덩치를 유지하려면 많이 먹어야 했어요. 육식에는 한계
가 있었으므로, 공룡들은 풀을 먹기 시작했어요. 하루에 50~200kg이나 먹어댔지요.
최근 독일 본대학교 마르틴 잔더 박사팀은 초식공룡들이 목이 길어지는 쪽으로 진화했다고 밝혔
어요. 최대한 빨리 많이 먹기 위해 풀을 씹지 않고 삼키다가 턱이 퇴화했고, 넓은 지역에서 잎을 더 많이 따먹기 위해 목이 길어졌다는 것이지요.
목이 긴 공룡은 높은 곳에 있는 나뭇잎을 따 먹지 못해로저 세이모어 호주 애들래이드대학교 교수는 지금까지 우리가 알고 있었던 사실과는 달리, 목 긴 공룡이 말처럼 목을 수평으로 들고 다녔을 거라고 밝혔어요. 연구팀은 목 긴 공룡이 몸집이 비슷한 고래와 비슷한 크기의 심장을 가졌다고 가정하고,
혈액순환을 컴퓨터로 가상으로 재현해 보았지요. 그 결과 머리 꼭대기까지 피를 끌어올리려면 심장
이 고래보다 15배 이상 많이 뛰어야 한다는 걸 알 수 있었어요. 이에 세이모어 교수는 목 긴 공룡이 목을 꼿꼿 하게 세우고 다니는 건 무리였을 거라고 설명했어요. 또한 목 긴 공룡은 목을 좌우로 흔들면서 넓은 범위에 펼쳐져 있는 나뭇잎을 두루 먹었을 것으로 예측했답니다.

썩은 고기 마니아(?)였던 티라노사우루스

지구상에서 가장 흉악한 사냥꾼으로 이름을 떨쳤던 티라노사우루스의 명예가 추락할지도 모른다. 일부 과학 자들은 티라노사우루스가 사냥꾼이라기엔 앞발이 너무 작고 덩치가 무거워 빨리 뛰지 못했을 거라 주장한 다. 그들은 티라노사우루스가 죽어 있는 동물의 시체를 찾아 먹었다고 설명한다. 티라노사우루스가 사나운 사냥꾼이었는지, 아니면 죽은 동물을 먹어치우는 청소부였는지에 대한 의견은 아직까지 분분하다.

예전보다 춥고 건조한 지구
사라진 거대 공룡 시대


지금은 공룡이 살았던 시대와 많이 달라졌어요. 그때보다 춥고 건조한 곳이 많아졌고, 도시가 발달했죠. 만약 지구가 중생대 때처럼 변한다면 공룡이 다시 부활할 수 있을까요? 특히 공룡과 많이 닮은 악어와 도마뱀이 공룡으로 진화하는 건 아닐까요? 만약 거대 공룡 시대가 돌아온다면 어떤 일이 일어날지 상상해 보세요.

지금은 거대 동물이 바닷속에

미국 진화생물학자인 존 타일러 보너 교수는 “지구상 생물은 몸집이 커지는 방향으로 진화한다”고 주장했어요. 몸집이 커지면 천적이 줄어들어 생존에 유리하기 때문이에요.
특히 공룡은 고온다습한 기후로 울창해진 숲에서 쉽게 먹이를 구했고, 산소를 최대한 효율적으로 이용하도록 기낭이 발달해 몸집을 더욱 키울 수 있었어요. 산소는 생물이 먹이를 먹고 이를 에너지로 만드는 데 꼭 필요한 요소이기 때문이에요. 자신의 몸무게를 감당할 만큼 몸집에 비해 다리가 굵은 것도 비결이었어요. 하지만 그 만큼 먹이를 많이 먹어야 하므로 환경이 급격히 변했을 때 사라지고 말았지요. 현존하는 거대 동물은 대부분 바다에 살아요. 바닷속은 먹이가 풍부하고, 다리로 몸무게를 지탱
할 필요가 없기 때문이에요. 현재 지구상에서 가장큰 동물은 몸길이가 25~30m인 대왕고래(왼쪽 사
진)랍니다. 거대 공룡 부활할 수 있을까?

 

만약 기후가 중생대처럼 고온다습해지고 산소가 짙어진다면 공룡이 부활할 수 있을까요? 현존하는 동물 중 공룡과 가장 닮은 악어와 도마뱀은 공룡처럼 거대해질까요? 다리가 아래를 향했던 공룡과 달리, 파충류는 다리가 옆에 붙어 있어서 몸이 거대해지면 자기 무게를 버티지 못하고 쓰러질 거예요. 또 이미 다른 방향으로 진화한 동물들이기 때문에 몸집이 커진다고 해서 과거에 살았던 공룡이 될 수는 없어요.
그렇다면 영화 ‘쥐라기공원’에서처럼 화석에 남아 있는 DNA를 이용해 공룡을 복원할 수 있을까요? 안타깝게도 거의 불가능해요. 아직까지 DNA가 남아 있을 만큼 보존된 공룡 화석은 없거든요.
만약 그런 DNA를 찾아내더라도 당시와 지금의 환경이 너무 달라 복제한 공룡이 살아남기 어려울 거예요. 키 20m가 훌쩍 넘는 브라키오사우루스가 우리 마을에 나타난다고 상상해 보세요. 당장 끼니를 때울 만한 나뭇잎이 부족하겠죠?

공룡은 멸종하지 않았다?

일부 과학자들은 공룡은 멸종하지 않았으며, 그 중 몇몇은 조류로 진화했다고 주장한다. 지난 8월 마이클 리 호주 애들래이드대학교 교수팀은 육식공룡들이 점점 몸집을 줄이고 하늘을 날아서 새가 됐다는 연구 결과를 세계적인 학술지 ‘사이언스’에 밝혔다. 연구팀은 목과 가슴 사이에 있는 V자형 뼈(창사골)와 깃털을 근거로 들었다. 공룡이 추위를 이기기 위해 돋아난 깃털로 날갯짓을 하게 됐다는 것이다. 공룡과 새의 가장 중요한 공통점은 기낭이다. 공룡은 산소가 적은 중생대 환경에 적응하기 위해 호흡의 효율을 높이는 기낭을 발달시켰다. 연구팀은 이런 특징 덕분에 뼈가 점점 가벼워지면서 하늘을 날 수 있게 진화했다고 보고 있다.
 




interview_인터뷰
데이노케이루스 비밀 밝힌 이융남 박사를 만나다


 


우리나라 최초 공룡박사인 이융남 박사님은 50년 간 베일에 싸여 있던 공룡 데이노케이루스의 뼈를 발굴했어요. 그리고 살아 있을 때 모습으로 복원해 지난 10월 23일, 세계적인 과학저널 ‘네이처’에 밝혔지요. 이 박사님은 이번 연구를 위해 2006년부터 5년간 몽골 과학자들과 함께 고비사막에서 공룡 뼈 화석을 찾아 연구했다고 해요. 대전에 있는 한국지질자원연구원 지질박물관에서 이융남 박사님을 직접 만나봤어요.

Q 데이노케이루스가 묻혀 있던 몽골 고비사막은 어떤곳인가요?

A 몽골 고비사막은 유목민들조차 살지 않는 오지예요. 바람이 불면 지형이 바뀔 만큼 모래가 가득한 곳이죠. 비가 오면 평지였던 곳이 하루 아침에 개천이 되기도 한답니다. 그래서 모래 산을 넘고 절벽을 지나 지도에도 없는 길을 따라 힘겹게 탐사했지요. 내비게이션에도 나오지 않는 곳이라 한 번 길을 잃으면 구조대가 올 때 까지 기약 없이 기다려야 했어요. 해가 지면 불빛 하나 없이 깜깜해서 무척 무
서웠지요.

Q 위험을 헤치고 탐사하셨네요. 공룡 뼈 화석은 어떻게 발굴하셨나요?

A 사람 발길이 닿지 않는 오지라는 점이 공룡 뼈를 찾기에 알맞은 조건이었어요. 숲이 없는 모래사막인데다가 도로도 포장돼 있지 않아 지층이 그대로 드러나 있거든요. 공룡 갈비뼈나 이빨 화석은 발에 치일 정도로 많았죠. 하지만 우리가 찾는 건 물이나 바람에 풍화되지 않고, 땅속에 그대로 묻혀 있어 보존이 잘 된 뼈 화석이랍니다. 공룡 뼈 화석을 발견하면 지층을 깎아내요. 그 다음 망치로 정을 두드려 주변에 붙어 있는 돌을 잘라내 뼈화석을 조심스레 꺼내죠.

Q몽골 고비사막처럼 우리나라에서도 공룡 뼈를 발굴할 수 있나요?

A 안타깝게도 어려운 일이에요. 몽골과 달리 수천만 년 전부터 화산 폭발이나 지진이 자주 일어났거든요. 지층이 구겨지는 습곡이 많이 일어나고, 지층이 단단하게 굳어 버렸죠. 그래서 화석을 찾기 힘들 뿐 아니라, 대부분 이미 부서졌거나 녹아 버렸지요. 게다가 우리나라에는 공룡이 번성했던 트라이아스기와 쥐라기 때의 지층은 남아 있지 않답니다.

 
연구팀은 온몸이 딱딱한 뼈로 덮여 있는 갑옷공룡의 뼈 화석도 발굴했다.연구팀은 온몸이 딱딱한 뼈로 덮여 있는 갑옷공룡의 뼈 화석도 발굴했다.



Q 데이노케이루스에 대해 아직 연구할 것이 남아있나요?

A 나이가 몇 살인지 연구하고 있어요. 공룡을 비롯한 파충류는 죽을 때까지 성장하는데, 나무처럼 여름에 특히 많이 자라요. 그래서 뼈를 얇게 저며 현미경으로 관찰하면 나무처럼 나이테가 있답니다. 이 개수를 세면 나이를 알 수 있어요. 또 아직까지 성별을 밝히지 못했어요. 공룡의 암수를 따지려면 개체를 많이 발견해야 하거든요. 대개 암컷은 수컷에 비해 몸집이 큰 편이에요. 알을 낳아야 하므로 골반이 특히 넓지요. 이외에도 두개골을 CT(컴퓨터 단층)촬영해 시각과 후각이 얼마나 발달했는지도 연구할 계획 이랍니다.

 
이융남 박사팀은 몽골 고비사막에서 데이노케이루스 외에도 여러 공룡 뼈 화석을 발굴했다. 사진은 오비랍토르 뒷다리 화석을 발굴하는 모습이융남 박사팀은 몽골 고비사막에서 데이노케이루스 외에도 여러 공룡 뼈 화석을 발굴했다. 사진은 오비랍토르 뒷다리 화석을 발굴하는 모습


Q공룡박사를 꿈꾸는 <어린이과학동아> 친구들에 게 한 말씀 해 주세요.

A 안타깝게도 우리나라에는 공룡 전문가가 적어요. 하지만 공룡을 좋아하는 어린이들이 많아 정말 기뻐요. 어린이들이 비슷하게 생긴 공룡들의 차이점을 구별할 수 있다는 것은 과학적 사고를 하고 있다는 뜻이니까요. 공룡박사뿐 아니라 과학자가 되고 싶다면 어려서부터 과학적으로 사고하는 연습을 해 보세요. 어떤 사물이나 상황을 보면 객관적으로 판단하고 증거들을 모아 결론 을 내리는 것이에요.
 

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글 : 이정아 zzunga@donga.com
도움 : 이융남 한국지질자원연구원 지질박물관
도움 : 박진영 대중을 위한 고생물학 자문단(PCP)
도움 : 마이클 타일러 UK 포트머스대 지구환경과학과 고생물학자센터
도움 : 피터 워드 ‘Out of Thin Air’, 미국 워싱턴대
이미지 출처 : 포토파크, 이승철 기자 외. 일러스트: 정종훈, 임혜경

어린이과학동아 2014년 22호

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