입의 진화 (1편)

2016/04/09

 

사람의 입은 정교한 기계다. 입술, 이, 혀, 침샘, 구강, 인두(혀 뒤에서 식도 앞까지를 포함하는 부분)는 각각 세분화된 역할을 담당한다. 입을 벌려 음식물을 넣으면 혀가 움직여 이리저리 휘젓고 맛을 본다. 혀와 볼이 절묘하게 움직이며 음식물을 이 사이에 밀어 넣으면, 턱이 위아래로 움직여 부수고 자르고 씹는다. 다 씹고 나면 혀와 목이 움직이며 음식물을 위장으로 옮긴다.

다른 동물 역시 제 나름의 방법으로 입으로 먹이를 삼킨다. 많은 물고기는 물과 함께 먹이를 빨아들이며, 개미핥기는 긴 혀에 개미를 묻혀 먹고, 하이에나는 강력한 턱으로 뼈까지 잘게 씹어 먹을 수 있으며, 뱀은 자기 몸통보다 굵은 먹이도 통째로 삼킨다.

동물의 입은 어떻게 이처럼 다양하게 변했을까. 이를 알기 위해서는 턱, 입술, 이빨의 발달에 주목해야 한다. 이 세 가지를 중심으로 입이 지금의 모습으로 진화한 과정을 살펴보자.

걸러 먹다

최초의 입은 어떤 모습이었을까. 초기 척추동물의 입은 지금 우리가 흔히 볼 수 있는 모습과 달랐다. 턱과 이빨이 생기기 전, 입이란 게 몸에 뚫려 있는 구멍 수준이었던 시절 물속에서 살았던 원시 형태의 창고기나 멍게는 물을 받아들인 뒤 그 안에 있는 먹이를 걸러서 먹는 방법으로 생활했다. 이를 ‘여과섭식’이라고 한다. 섬모, 강모, 아가미 등을 이용해 먹이를 거르는 게 일반적이다. 멍게류는 대개 인두 표면에 열을 이뤄 나 있는 섬모를 이용한다. 어류는 아가미를 이용해 플랑크톤을 걸러 먹기도 한다.

가장 초기의 여과섭식 척추동물로는 캄브리아기 중기에 해당하는 캐나다 지층에서 화석이 발견된 피카이아를 들 수 있다. 이 동물은 몸을 따라 반복되는 근절(근육 섬유를 이루는 근원섬유에 있는 마디)과 꼬리부터 몸 앞 3분의 1까지 오는 척삭(척수 아래로 뻗어 있는 구조)이 있어서 창고기와 비슷하다. 고생물학자들은 이 동물이 원시 어류와 구조가 가깝다고 여기고 있다.

턱이 생기기 전까지 어류는 여과섭식에 의존했다. 여과섭식으로 먹을 수 있는 먹이는 작고 느린 생물이었을 것이다. 더 잘 먹기 위해서는 더욱 강한 힘으로 물을 빨아들여야 했다. 고생대에 살았던 어류인 갑주어에 이르면 먹는 기능이 이전보다 발달했음을 알 수 있다. 갑주어는 커다란 근육성 인두를 사용해 먹이가 들어 있는 물을 더욱 세게 빨아들일 수 있었다.

여기에 대해 학자들의 의견은 둘로 나뉜다. 한쪽은 커다란 근육성 인두 덕분에 다른 무척추동물보다 빠른 속도로 먹이를 먹을 수 있었다고 주장한다. 자연히 더 많이 먹을 수 있었다. 다른 학자들은 갑주어 성체에서는 인두가 다른 동물을 잡아먹을 수 있는 기관으로 진화한 것이라고 주장한다. 어느 쪽이든 인두의 기능 변화가 갑주어의 초기 진화에 많이 기여한 것은 사실이다.

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