독일 함부르크대학교 동물학연구소와 동물박물관

솜털에서 시작되다

새는 공룡에서 진화했다. 하지만 녀석들의 깃털은 왼쪽 화석에서처럼 더욱 먼 과거로 거슬러 올라가 공룡과 익룡의 공통 조상에서 기원했을지도 모른다. 날아다니던 이들 파충류는 아래에 있는 이 새끼 꿩의 솜털과 비슷해 보이는 가느다란 섬유로 덮여 있었을 것이다.

1억 6800만-1억 5200만 년 전, 베이징 소재 척추 고생물학 및 고인류학 연구소 제홀롭테루스 닝쳉겐시스, 중국

원시 조류인 아르케옵테릭스(시조새)의 1억 5000만 년 된 깃털 하나가 1861년 독일의 한 채석장에서 석회암에 아로새겨진 채 발견됐다. 자연의 가장 우아한 발명품 중 하나인 깃털은 그 기원을 놓고 아직까지도 논란이 계속되고 있다.

1억 5000만-1억 4800만 년 전, 시조새인 아르케옵테릭스 리소그래피카

독일 베를린 소재 훔볼트주립대학교 자연사박물관

털북숭이 공룡

1997년 중국 베이징에 있는 척추 고생물학 및 고인류학 연구소 소속 고생물학자인 쉬 싱은 베이피아오사우루스 인엑스펙투스 화석의 머리(화석의 오른쪽 위), 등, 꼬리에 깃털처럼 생긴 단순한 섬유들이 있는 것을 보고 놀랐다. 이미 훨씬 정교한 공룡 깃털들이 발견됐지만 “이러한 구조는 새로운 것이었다”고 그는 말한다. 몸집이 작은 공룡들은 깃털을 보온용으로 사용했을지도 모르지만, 몸길이가 2m나 되는 베이피아오사우루스는 열을 보존하기보다는 방출할 필요가 있었던 것으로 보인다. “그래서 깃털은 말이나 사자의 갈기 같은 과시용이었던 듯하다”고 쉬 싱은 말한다.

1억 2500만 년 전, 베이피아오사우루스 인엑스펙투스

중국 산둥 성 톈위자연박물관

조류와 관계없는 깃털 달린 공룡

2001년까지만 해도 깃털 달린 공룡은 조류를 포함한 용반류 계통에서만 볼 수 있는 것으로 알려져 있었다. 하지만 그 해에 꼬리에 길게 휘어진 섬유가 달린 조반류

계통의 공룡 화석이 국제 화석 거래 시장에 등장했다. 프시타코사우루스에 관해 보다 상세한 정보가 나오기 전까지 과학자들은 계통상 조류와 거의 연관이 없는 공룡이 깃털 같은 구조를 갖고 있다는 사실을 믿으려 하지 않았다. 그러나 2009년에 또 다른 조반류 공룡인 티안유롱에서 유사한 섬유가 발견되자 많은 과학자들이 생각을 바꿨다. 그런데 이 특징은 두 계통에서 독립적으로 진화한 것일까, 아니면 그들의 공통 조상에서부터 진화한 것일까?

1억 2500만-1억 2100만 년 전, 프시타코사우루스 종, 중국

밀거래된 출처 불명의 화석으로 현재 독일의 젠켄베르크 연구소에 보관 중이며 중국으로 반환될 예정이다.

쥐라기의 공작

비둘기만 한 크기의 공룡인 에피덱시프테릭스는 촘촘히 붙은 깃가지가 깃잎을 형성한 4개의 가느다란 깃털을 지니고 있었다. 에피덱시프테릭스는 공룡이 깃털을 과시용으로 사용했음을 보여주는 가장 초기의 증거일지도 모른다. 사실 이처럼 화려한 깃털은 보온이나 비행에는 아무런 쓸모가 없었을 것이다. 하지만 이성을 유혹하거나 동족을 알아보는 데는 유용했을 것이다.

1억 6800만-1억 5200만 년 전, 에피덱시프테릭스 후이,

중국 산둥 성 톈위자연박물관

찰스 다윈은 1860년에 쓴 편지에서 수컷 공작의 꼬리 깃털처럼 비행에 걸림돌이 되는 특징을 자연선택론으로 설명할 수 없어 낙담했다. 이후 그는 자웅선택론을 내놓는다. 수컷 공작의 화려한 깃털은 암컷을 유인해 자신의 유전자를 전달하는 데 목적이 있다는 것이다.

사진 3장을 합성한 이미지

미국 예일대학교 피바디 자연사박물관

왕극락조

끝이 원반형인 꼬리 깃털, 과시할 때 흔듦

Courtesy Peter Mullen, Ph.D.

회색소공작

꼬리덮깃, 과시용으로 펼침

독일 함부르크대학교 동물학연구소와 동물박물관

타조 (새끼)

몸 깃털 발달 1, 2단계, 보온용

독일 함부르크대학교 동물학연구소와 동물박물관

붉은극락조

옆구리 깃털, 과시용

독일 함부르크대학교 동물학연구소와 동물박물관

수리부엉이

끝이 톱니 모양인 날개 깃털, 음소거용

Courtesy Peter Mullen, Ph.D.

금강앵무

날개덮깃, 비행용

독일 함부르크대학교 동물학연구소와 동물박물관

황금머리케찰

꼬리덮깃, 과시용

독일 함부르크대학교 동물학연구소와 동물박물관

금계

관모(冠毛), 과시용

Courtesy Peter Mullen, Ph.D.

쇠부리딱따구리

꼬리 깃털, 기어오르기에 적합함

독일 함부르크대학교 동물학연구소와 동물박물관

홍관조

구리가 함유된 색소를 지닌 날개 깃털, 비행용과 과시용

Courtesy Peter Mullen, Ph.D.

화석의 깃털에 색을 입히는 미세한 색소낭들은 ‘소시지와 미트볼’처럼 생겼다고 미국 예일대학교의 제이컵 빈서는 말한다. 소시지 모양의 색소낭은 검은색을, 미트볼 모양의 색소낭은 붉은색과 갈색을 발현시킨다.

이 두 가지 색소낭의 색이 안키오르니스의 볼 깃털 표본에 드러나 있다.

매혹적인 깃털

동남아시아에 서식하는 그레이트 아르고스(청란) 수컷은 평소에는 꽤 칙칙한 색을 띤다. 그러나 암컷이 나타나면 커다란 날개 깃털을 활짝 펼치고 춤을 추며 날개 안쪽 10cm 정도 되는 부분에 나 있는 멋진 무늬를 과시한다. 보석처럼 휘황찬란한 수백 개의 안점 무늬는 암컷을 매혹시킨다.

독일 함부르크대학교 동물학연구소와 동물박물관

필사적인 탈출

미국 몬태나대학교의 비행실험실에서 추카 한 마리가 날개를 요란하게 퍼덕이며 경사면을 올라가기 위해 속도를 내고 있다. 연구에 의하면 아직 비행 능력을 갖추지 않은 어린 새도 포식자에게 쫓길 때는 이처럼 가파른 곳을 오를 수 있다. 이런 날갯짓은 마치 자동차 스포일러(고속주행 시 뒷바퀴의 접지력 향상을 위해 뒤 트렁크에 붙이는 비행기 날개 같은 장치)처럼 작용해 몸체를 밀어내려 마찰력을 생성시킨

다. 아마도 비행의 진화는 처음에 이런 식으로 시작된 듯하다.

비행 준비 완료

콘푸시우소르니스(오른쪽)와 오늘날의 바위새 (다음 페이지)의 두 날개를 비교해보면 장구한 비행의 진화 여정에 얼마나 큰 변화가 있었는지를 알 수 있다. 콘푸시우소르니스와 다른 원시 조류들은 날개에 원시적인 갈고리 발톱이 있었고, 높은 곳을 기어오르거나 먹이를 잡는 데 이 발톱을 이용했던 것으로 추정된다. 깃털은 폭이 좁고 비행 근육은 약한 것으로 미뤄보아 이 새는 힘차게 날지 못했을 것이다.

1억 2500년-1억 2000년 전, 콘푸시우소르니스 상투스, 중국

중국 산둥 성 톈위자연박물관

이와는 대조적으로 바위새 수컷의 날개는 민첩하게 날 수 있는 구조를 갖췄을 뿐 아니라 멋지게 치장한 듯한 모양 덕분에 과시용으로도 사용된다. 엄지에 해당하는 부분에 돋아 있는 아주 작은 날개들은 비행 제어력을 향상시킨다. 첫 번째 날개 깃털의 돌출된 깃대로는 바스락거리는 소리를 크게 낼 수 있어 자신의 자태를 과시할 때 음향 효과를 넣을 수도 있다.

미국 예일대학교 피바디 자연사박물관