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In July 1990, paleontologists from the university of Michigan and Duke University, under the leadership of Philip D. Gingerich, uncovered the fossil remnants of an ancient whale in the Egyptian desert about 95 miles southwest of Cairo. What was a whale doing in a desert? Well, it wasn't a desert 40 million years ago -it was an arm of the ocean that has shrunk since and left behind the Mediterranean Sea as its present-day remnant.

What was really unusual about the fossil whale, however, was that it had two small hind legs that had the same kind of bones we have in our own legs, including bones that indicated the presence of three toes on each foot.

You see, the fossil record we find in the rocks is like an old and infinitely valuable book, which unfortunately has most of its pages missing. What's more, some pages that exist are too wrinkled and blurred to make out their contents clearly. After all, the fossil record is half a billion years old and has undergone enormous damage because of mountain building, land erosion, earthquakes, volcanic eruptions and so on. On top of all that, most forms of life don't die under conditions that result in fossilization. Therefore, many puzzles remain in our attempts to make sense out of the fossil record.

For instance, mammals developed from reptiles on land as long as 200 million years ago. Since then, almost all types of mammals have continued to live on land. Some mammals have returned to a water existence in their search for food, but most such groups of mammals show clear signs that they descended from land mammals.

Otters, for instance, are associated with rivers, but they are not very different from their relatives on the land, the weasels and the ferrets. Sea otters are more thoroughly adapted to the sea, but their similarities persist, too. Seals, walruses and sea cows are still more adapted, to the point where they have flippers rather than land-going limbs, so that while they are the essence of grace in the water, they are clumsy indeed on land. Nevertheless, their flippers have the same bone arrangements as are found in the legs of land mammals.

Whales and dolphins("cetaceans") are the real puzzle, for with them, the signs of land ancestry are dimmest. They were once land mammals that returned to the sea 50 million years ago and are now the best adapted to water life of all mammals. Cetaceans developed a streamlined fish-like shape, and while they have two fore-flippers that were clearly once fore-legs, they have almost no sign of hind legs. Deep within the flesh of their hip regions are small remnants that must once have been thigh-bones, but that's all. What's more, until now, no fossil whale has become discovered with more traces of hind legs than that.

It is possible that whales are not actually mammals? No, that is not possible. They give birth to living young that develop inside their mothers by means of a placenta and that suckle on mother's milk after they are born. Whales have diaphragms and in embryonic form they even show signs of having hair. They have all the characteristics of mammals, so it stands to reason that their ancestors must once have lived on land.

Unfortunately, the fossil record previously gave no sign of any mammal that has the characteristics that would lead us to say: This is a mammal that is on its way to evolving as a whale. Nor was any fossil mammal found that was clearly a whale but that showed more signs of land ancestry than modern whales do. It is an infuriating, and almost embarrassing, gap in the fossil record.

But now this fossil has been found, a fossil of a kind of early whale known as "Basilosaurus." The one that was found was about 50 feet long, rather thinner and less bulky than modern whales, with a relatively small skull, a small rib cage and a long and serpentine spinal column.

The Basilosaurus is about 40 million years old, so it was swimming the ocean 10 million years after whales first evolved. And though 10 million years had passed, it still had hind legs. Not much to be sure, but the bones are there and cannot be mistaken. If they were stretched out in a straight line, they would be two feet long. They include a femur (the bone of the upper leg), a tibia and fibula (the two bones of the lower leg), ankle bones and the bones of three toes.

That's very small in comparison to the size of the Basilosaurus itself and the legs can't have had much use. They seem to have been permanently flexed and certainly could be of no use on land and of little use in swimming. The legs might have been used to help scramble out of mud in shallow water.

Some suspect, though, that the legs were primarily used to hold the female during copulation. If so, it may be that they were useful only to male Basilosauri and are smaller, or absent, in females. It would be interesting, therefore, to find other examples of these fossils in order to examine that possibility.
(C)1990, Los Angeles Times Syndicate


1990년 7월, 필립 진저리치씨가 지휘하는 미시간 주립대학과 듀크대학의 고생물학자팀은 카이로에서 95마일경 남서쪽에 위치한 이집트 사막에서 고대 고래의 화석일부를 발견했다. 고래가 사막에서 무엇을 하고 있었느냐고? 다름 아니라 그 곳은 4천만년 전엔 사막이 아니었다. 그 곳은 해양의 작은 만이었고 그 해양은 이후 줄고 줄어 현재의 모습인 지중해를 남기면서 원래의 만을 사막으로 만들었던 것이다.

그런데 그 고대화석에서 발견된 특이한 점은, 그 고래가 인간의 다리와 같은 종류의 뼈를 지닌 두개의 작은 뒷다리를 가지고 있었으며 각 발에는 세개의 발가락이 존재했다는 사실이다.

잘 알다시피 우리가 암석사이에서 찾아내는 화석은 무한한 가치를 자랑하는 고(古)서적과 같다. 대부분의 페이지가 분실된 서적이고 남아있는 몇장마저도 몹시 구겨지고 흐려서 그 내용을 명백히 파악하기는 힘들지만 말이다. 그럴 수밖에 없는 것이, 그러한 화석은 5천만년의 긴 역사동안 지층변화 침식 지진 화산분출 등으로 인해 엄청난 손상을 입었기 때문이다. 뿐만 아니라 대부분의 생물은 화석으로 남겨질 수 있는 환경하에서 죽는 것도 아니다. 따라서 화석에서 어떤 의미를 찾고자 하는 시도들은 많은 수수께끼를 남기게 된다.

예를 들어 포유동물은 2억년전부터 육지위의 파충류에서 진화돼 왔다. 그 이후 거의 모든 유형의 포유동물들은 육지에서 살기 시작했다. 개중의 몇몇 포유류들은 식량을 찾아 다시 물로 돌아갔지만 그들은 땅위 포유동물의 후손임을 명백히 암시하고 있다.

한 예로 수달은 강에서 살지만 땅위의 친척인 족제비나 흰 담비들과 크게 다르지 않다. 바다수달 역시 유사성을 띠고 있다. 물개와 해마와 해우(海牛) 등은 수족 아닌 물갈퀴를 지니고서 수중에서는 우아함을 자랑하지만 뭍에서는 서툴게 움직이는 점에서 물에 더욱 적응하였음을 보여준다. 그럼에도 불구하고 그들의 물갈퀴는 육지위 포유동물의 다리에서 발견되는 것과 똑같은 뼈대구조를 갖추고 있다.

고래와 돌고래(고래류)는 진짜 수수께끼다. 그들에게는 육지조상의 근거가 가장 희미하기 때문이다. 그들은 5천만년전 바다로 돌아간 후 수중생활에 가장 잘 적응되어 있지만, 한때는 육지위의 포유동물이었다. 고래류는 물고기와 같은 유선형 몸체를 발달시켰으며, 앞다리였음이 확실시되는 두개의 앞 물갈퀴를 가지고 있긴 하나 뒷다리에 관하여는 아무런 징후를 나타내지 않는다. 그들의 엉덩이부분 살 속 깊은 곳에는 한때 넓적다리뼈였음이 틀림없는 잔재들이 있긴 하지만 그것이 고작이다. 게다가 지금까지는 그 어떠한 고래화석도 그보다 더 많은 뒷다리의 흔적을 드러낸 것이 없었다.

그렇다면 고래가 포유동물이 아님이 가능할까? 아니다. 그러한 논리는 불가능하다. 고래는 새끼들을 모체내의 태 속에서 키우고 태어난 고래들은 엄마고래의 젖을 빨면서 자란다. 그들은 횡경막을 가지고 있으며 태아 형태에서 털을 가졌다는 징후조차 보인다. 모든 포유동물들의 특징을 고스란히 가지고 있다는 점에서 고래의 조상이 한때 육지에서 살았음에 틀림없다는 이유가 성립되는 것이다. 불행하게도 그동안 발견된 화석들은 "이것이 바로 고래로 진화되어가고 있는 포유동물이다"라고 말할 수 있는 특징들을 제시해 준 적이 없었다. 또한 현대의 고래보다 육지조상에 더욱 가깝다고 보여지는 고래의 화석이 발견된 적도 없었다. 이것은 그동안 우리를 분노케하고 당황스럽게 만드는 화석기록상의 공백이었다.

그러나 드디어 "바실로사우루스"라 불리는 고대 고래의 화석이 발견된 것이다. 이 고래는 길이가 50피트가량 되고 현대의 고래보다는 가늘고 작은 체구이며 비교적 작은 해골과 늑골, 그리고 긴 나선형의 등뼈를 가지고 있었다.

바실로사우루스는 약 4천만년 전의 생물이므로 바다속 고래로 처음 진화된 1천만년 이후가 되니까 물속에서 헤엄치고 있었을 것이다. 그런데 1천만년이 흐른 그때까지도 뒷다리를 간직하고 있었던 것이다. 다리뼈들은 분명히 있으며 이는 틀림없는 사실이다. 쭉 뻗게하면 2피트의 길이가 된다. 각 다리에는 한 개의 윗다리뼈, 두 개의 아랫다리뼈, 발목뼈, 그리고 세 개의 발가락뼈가 있다.

그러한 고래다리들은 바실로사우루스의 전체 크기에 비해 매우 작으며 따라서 유용성이 신통치 않았을 것이다. 영구적으로 굽어 있으므로 육지에서의 가치가 있을 수 없을 뿐만 아니라 헤엄치는데도 유용성이 없었으리라. 얕은 물의 진흙을 헤쳐나오는데 도움이 되었을는지는 모르지만 말이다.

어떤 이들은 그 다리들이 교미시에 암고래를 붙들기 위해 주로 사용되었을 것이라고 추정한다. 만약 그렇다면 그 다리들은 숫고래에게나 유용하였을 것이고 암고래의 다리는 작거나 아예 없을지 모른다. 따라서 이 논리의 타당성을 증명하기 위한 또 다른 화석들을 찾아보는 작업은 매우 흥미로운 일일 것이다.

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1990년 10월 과학동아 정보

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