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이제는 죽고 사라져버린 존재들의 흔적인 화석을 통해 과거 생물들의 생태를 추적하는 고생물 연구자의 화석 이야기. 크기가 수밀리미터에 불과한 작은 개형충 화석부터 수미터에 달하는 거대한 공룡화석, 등에 화석에 남은 꽃가루, 호박 속에 갇힌 곤충, 생물의 배설물 화석인 분화석, 그리고 네안데르탈인의 치석까지 흥미를 자아내는 다양한 화석 이야기로 인류보다 더 오래전에 지구상에 살았던 생물의 삶과 생태를 재구성한다. 특히 이 책은 그간 우리에게 잘 알려지지 않았던 화석 관련 이야기를 다룬다는 점에서 독자들에게 신선한 재미를 준다. 답사와 박물관을 다니며 직접 찍은 사진을 포함해 곤충, 게, 분화석, 공룡화석 등 80여 컷의 컬러사진은 생동감을 더한다.

이제는 사라져버린 존재들의 흔적을 찾아 떠나는 여행.
게를 먹었던 초식공룡, 다리로 호흡하는 삼엽충, 사시나무 잎으로 치통을 다스렸던 네안데르탈인이 등장하는 화석의 세계. 과거 생물의 비밀을 풀어가는 고생물 연구자의 흥미진진한 화석 이야기

오래전 이 지구상에서 살았던 생명체가 남긴 흔적을 단서로 생물들의 생태를 추적하는 고생물 연구자를 셜록 홈즈에 비유할 수 있을까? 포항에서 발견된 딱정벌레 화석을 연구하는 지은이는 화석만큼은 진심이다. 여행을 가면 그 지역의 자연사박물관에 꼭 들르고, 화석 답사를 위해 우리나라뿐만 아니라 미국과 몽골 등 해외도 마다하지 않는다. 이토록 화석에 진심인 젊은 연구자가 머나먼 과거의 생물이 남긴 흔적인 화석에 관한 흥미진진한 이야기를 풀어낸다. 등에 화석에 남은 꽃가루에서부터 곤충화석, 생물의 배설물 화석인 분화석, 그리고 공룡화석까지 흥미를 자아내는 다양한 화석 이야기로 인류보다 더 오래전에 지구상에 살았던 생물의 생태를 재구성한다. 특히 이 책은 그간 우리에게 잘 알려지지 않았던 화석 이야기에 초점을 맞춘다. 5억 년 전 생물의 화석을 처음 묘사했던 레오나르도 다빈치와 그 화석(팔레오딕티온)에 담긴 미스터리, 게를 먹었던 것으로 추정되는 초식공룡(공룡의 배설물 화석으로 알아낸 사실이다), 관절염에 걸린 공룡 이야기, 그리고 다리에 달린 아가미로 호흡했던 삼엽충 등 화석과 관련하여 우리가 익히 상상하는 모습을 깨는 다양한 이야기들이 최신 연구결과와 함께 소개한다.

흔적을 둘러싼 모험! 화석을 놓고 벌어지는 다양한 논쟁에서부터 비윤리적 스쿱과 정치적 분쟁 그리고 고생물 복원까지

화석은 길게는 수억 년 전에서 짧게는 수천만 년 전 지구상에서 살다 죽고 사라진(물론 아직까지 살아있는 생물도 있다) 존재들이 남긴 흔적이다. 워낙 오래된 과거의 일이다 보니 사는 환경과 고생물의 생태를 우리가 쉽게 가늠하기는 힘들다. 그래서 재미있고, 그렇기 때문에 흥미롭다. 지금은 모래가 부서지고 바닷물이 철썩이는 바닷가지만 수억 년 전에는 공룡들이 물을 마시러 오는 호숫가였고(바닷가에서 공룡 발자국 화석이 있는 이유는 공룡이 바닷물을 먹어서가 아니다), 추워서 공룡은 절대 살 것 같지 않은 알래스카 같은 곳에서 공룡화석이 발견되기도 한다. 그야말로 ‘세상에 이런 일이?’가 가능한 세계이다. 책에는 화려한 깃털을 뽐내던 공룡(179쪽), 망치상어와 비슷한 머리를 가졌던 해양 파충류, 네안데르탈인의 치석과 치통 치료법(116쪽) 등 일반인의 상식을 깨는 이야기가 가득하다.

물론 화석 연구의 세계는 엄연히 ‘과학’의 영역이다. 엄밀한 과학적 도구와 실험으로 정확한 예측을 해내고 그에 딱 맞는 발굴이 이루어진다. 화석은 그것이 발견된 지층, 같이 발견된 생물들의 구성 등 그를 뒷받침하는 증거들을 토대로 당시 생물이 살았던 연대와 환경과 생태를 재구성한다. (어느 지층에서 발견된 것인지 출처가 불분명한 화석은 과학적 가치를 인정받기 어렵다.) 따라서 전후맥락을 따져보고 해당 생물의 진화 퍼즐을 맞춰보면 진화사에서 빈 곳을 예측해낼 수 있다. 3억 9천만 년 전의 엽상 지느러미 어류와 3억 6천만 년 전에 살았던 육상 척추동물의 전이 행태(틱타알릭 로제)가 3억 7천 5백만 년 전 지층에 묻혀 있을 것이라는 예측은 해당 지층이 분포한 지역인 캐나다의 앨즈미어 섬에서 화석이 발견됨으로써(97쪽) 정확히 들어맞았다.

그렇다고 정확한 예측과 해석만 있는 것은 아니다. 화석을 놓고 생물의 생태를 해석하는 데는 논쟁이 항상 따른다. 생물의 신체 기능을 놓고 갑론을박이 이어지고, 처음에 그린 복원도가 나중에 전혀 다른 모습으로 뒤바뀌기도 한다. 당연히 남은 흔적과 자료가 한정적이다 보니, 또 살아있는 모습을 직접 볼 수가 없으니 고생물학은 끊임없는 논쟁의 영역이다. 일례로 익히 아는 시조새 화석을 보자. 화석에서 시조새는 왠지 목도 꺾여 있고, 몸이 휘어져 있다(이런 자세를 후궁반장 자세라고 한다). 우리가 그리는 새의 이미지와는 판이하게 다르다. 왜 이렇게 뒤틀린 모습으로 발견된 것일까? 어떤 학자는 이 후궁반장 자세가 뇌척수염으로 인해 생기는 활울림긴장이라는 발작 때문이라고 주장하고(234쪽), 어떤 학자는 죽은 사체가 물에 가라앉으면서 만들어진 자세(236쪽)라고 주장한다. 누구의 말이 맞을까? 논쟁은 화석이 발견된 시기부터 현재까지 끊임없이 계속되고, 주장은 폐기된 것처럼 죽었다가도 수십 년 후에 다시 부활하기도 한다. 물론 정확한 원인은 여전히 논쟁중이다. 하지만 고생물학자들은 이를 규명하기 위해 화석이 만들어질 당시의 지형이나 지리적 특성을 분석하고, 직접 죽어가는 사체를 관찰하며, 비슷한 조건을 만들어 실험하기도 한다. 흔적을 두고 벌어지는 연구자들의 다양한 실험과 해석 그리고 새로운 사례가 발굴되면 반박되는 과정 자체가 재미있다.

화석을 두고 정치적 분쟁과 속임수와 비윤리적인 일과 전쟁까지도 엮여 있다. 브라질과 독일은 독특한 모양의 깃털 공룡 우비라야라의 화석의 소유권을 놓고 국가 간에 싸우는가 하면(203~204쪽), 백악기 시대에 만들어진 화석이 대량 발굴되는 미얀마의 호박 광산에서는 반군과 정부군의 전쟁 자금줄에 호박이 동원되고 거래된다(206~207쪽). 공룡 대멸종에 대한 한 연구에서는 다른 사람의 연구 내용을 가로채는 ‘스쿱’이 발생하기도 한다(223쪽). 이 얼마나 긴장감 넘치고 흥미진진한가?

곤충, 게, 익룡, 분화석, 결핵체, 공룡 화석 등 화석에 대한 이해를 돕는 80여 컷의 컬러사진 수록

화석 연구는 이른바 ‘돈이 안 되는’ 분야인지라, 화석을 주제로 쓴 책은 그리 많지 않다. 특히 우리나라에서는! 그런 점에서 화석에 진심인 젊은 고생물 연구자가 쓴 이 책은 더없이 반갑다. 화석에 문외한인 일반인들도 호기심을 가지고 볼 만한 다양한 이야깃거리 그리고 이해를 돕는 80여 컷의 컬러사진은 흔히 고생물 연구라는 생소한 분야에서 오는 낯섦을 누그러뜨린다. 이제는 죽고 사라져버린 존재들의 흔적을 둘러싼 매력적인 이야기의 세계로 여러분을 초대한다.

이은희(과학저술가, 하리하라 시리즈 저자)
“고생물학은 가장 오래된 것을 대상으로 하지만, 늘 새롭다. 억겁의 세월이 켜켜이 녹아든 화석은 여전히 풀지 못하는 비밀을 간직하고 있기 때문이다. 여기에 젊은 고생물 연구자의 신선하고도 진중한 시각이 더해지자 새롭고도 묵직한 이야기가 만들어졌다. 화석이 품은 사실과 그 화석을 품에 안은 우리들이 생각해봐야 하는 가치가 모두 담겨 있다."

이명현(과학책방 갈다 대표)
“화석이 발견되지 않았다면 우리는 자신을 누구라고 알고 있을까. 시공간을 뛰어넘어서 우리 자신의 위치를 분명하게 알려주는 등대가 바로 화석이다. 화석을 통해서 뿌리를 알게 되었고 종으로서의 인류를 자각할 수 있게 되었다. 이 책은 여러 화석에 대한 재미있는 이야기를 넘어서서 우리는 누구인가라는 질문을 다시 던지고 있다.”

들어가는 글 004

1장 뼈 없는 동물의 화석
1. 게의 번성 010
2. 게라고? 난 게가 아니야! 022
3. 갯가재는 가재가 아니다 031
4. 개형충의 사랑 040
5. 삼엽충의 눈과 다리 045
6. 5억 년 전의 미스터리 056
7. 곤충화석에서 보이는 식물의 흔적 064
8. 깃털을 먹었던 곤충 071

2장 뼈 있는 동물의 화석
1. 대변에서 발견한 과거 080
2. 물에서 살았던 모든 육상동물의 공통 조상 088
3. 익룡은 어떻게 하늘을 날았을까? 099
4. 검치호의 이빨, 그 용도는? 107
5. 치석으로 보는 과거 인류 114
6. 기괴함에서 망치로 119
7. 포유류의 입천장, 파충류의 입천장 124

3장 공룡과 화석
1. 공룡 시대의 알래스카 130
2. 질병에 걸리거나 부상당한 공룡들 137
3. 부모와 붕어빵? 어림없는 소리! 149
4. 연부조직이 보존된 화석 159
5. 편견을 깨는 공룡의 모습 173

4장 화석에 관한 몇 가지 이야기
1. 서울에서 공룡화석이 발견되지 않는 이유 182
2. 공룡알과 결핵체 194
3. 화석과 법, 윤리 199
4. 고생물 복원에 대하여 208
5. 바보들의 황금과 화석이 걸리는 질병 217
6. 대멸종과 스쿱 223
7. 화석은 왜 특이한 자세로 발견될까? 232
8. 우리나라에 공룡 발자국 화석이 많은 이유 243

에필로그 251
그림 출처 254
참고문헌 256

“게는 매우 단순하게 생긴 동물입니다. 다른 친척들, 이를테면 가재, 새우 등과 달리 꼬리가 없고 얼굴도 짧지요. 이런 모양 덕분에 게는 포식자의 공격으로부터 벗어나기 더 쉬웠습니다. 신체가 더 짧아서 잡힐 수 있는 부위가 더 적기 때문이죠. 게다가 둥글고 짧은 신체구조는 해저 바닥을 기어 다니거나 굴을 파고 들어가는 데 더 유리합니다. 이런 특징 덕분에 게는 진화 과정에서 신체의 큰 변화를 겪지 않았습니다. 학자들은 게와 비슷하게 생긴 다른 절지동물들 역시 게와 비슷한 이점이 있어서 게와 비슷한 체형으로 진화하였다고 주장합니다. 이렇게 다른 분류에 속하는 동물이 비슷한 생태에서 살면서 비슷한 모습으로 진화하는 것을 수렴진화convergent evolution라고 합니다.”(27~28쪽)

“왜 초식공룡의 배설물에서 게가 발견된 것일까요? 초식공룡이면 식물을 먹었을 텐데 말이죠. 연구진은 세 가지 추론을 하였습니다. 첫째, 초식공룡이 게를 적극적으로 사냥해서 먹었다. 둘째, 무척추동물에 포함된 영양분을 섭취하기 위해서 먹었다. 셋째, 의도치 않게 어쩌다가 우연히 게를 먹게 되었다. 과연 어느 쪽이 맞는 걸까요? 연구진은 이 분화석을 분석하고는 첫 번째, 혹은 두 번째라고 결론 내렸습니다. 우선 게의 크기가 5센티미터 정도 되었는데, 비슷한 시기 북미대륙에서 발견된 초식공룡의 부리(목이 긴 공룡을 제외한 대부분의 초식공룡들은 입 끝에 부리가 있습니다)의 길이가 8센티미터 정도 된다는 것을 미루어봤을 때 공룡이 게를 의도치 않게 먹었다고 하기에는 무리가 있다고 보았습니다. 만약 그랬다면 다시 뱉어냈을 테니까요. 따라서 연구진은 초식공룡이 게를 먹은 이유가 첫 번째, 혹은 두 번째일 가능성이 크다고 보았습니다.”(82~83쪽)

“경기도 화성시에는 공룡알 화석지로 유명한 시화층이 있습니다. 시화층은 화성시의 시화호 일대에 분포해 있는 퇴적암층으로, 이 지역은 한때 바다였으나 지금은 간척사업으로 인해 땅이 드러나 넓은 갈대밭으로 있습니다. 이곳에서는 여러 공룡알이 발견되었으며, 특히 2010년에는 코리아케라톱스라는 한국 최초의 뿔공룡이 보고되기도 하였죠! 지질 구조를 살펴보면 주로 보이는 암석이 자갈로 만들어진 역암과 진흙으로 만들어진 붉은색 이암입니다. 흥미로운 점은 화석지에서 역암이 이암 사이사이에 띠와 비슷한 형태로 분포한 퇴적구조가 관측된다는 점입니다. 이런 구조는 과거 퇴적환경을 암시하는 구조입니다. 과거 화성의 공룡알 화석지는 강 하구에서 주기적으로 홍수가 일어나는 범람원 환경이었을 것입니다. 화석지가 형성될 당시 평상시에는 진흙이 떠내려 와서 쌓이다가 홍수가 일어나면 자갈이 급격히 쓸려 와 층을 이루었기에 띠와 비슷한 구조가 형성된 것이죠. 홍수가 끝나면 다시 평상시로 돌아와 진흙이 쌓이다가 다시 홍수가 일어나면 또 자갈이 밀려와서 띠 구조가 형성된 것으로 볼 수 있습니다. 여기에서 나온 암석들 외에도 서울과 경기도에는 수억 년 전에 만들어진 편마암, 규암 등 여러 변성암과 화성암이 분포하고 있습니다. 이렇게 암석이 많이 분포해 있으나 정작 공룡 시대에 만들어진 퇴적층은 서울에서는 전무하다시피 하지요. 이런 이유로 수도권에는 화석 발굴지가 거의 없습니다. 공룡이 살던 시절의 퇴적층이 거의 남아 있지 않기 때문입니다.”(191~192쪽)