▲ 아스테라칸투스의 화석과 복원도.(사진=Sebastian Stumpf/Fabrizio De Rossi)

상어는 단단한 뼈가 거의 없는 연골어류에 속한다. 날카로운 이빨과 일부 골격 이외에는 물렁뼈를 지닌 생물이지만, 뼈대는 없어도 역사는 깊은 집안의 후손이다. 상어와 가오리를 포함한 연골어류의 조상은 적어도 4억 년 이전에 첫 모습을 드러냈기 때문이다. 특히 상어의 경우 고생대 후기부터 지금까지 기본 형태를 유지한 채 번영을 누리는 보기 드문 강력한 포식자이기도 하다. 그러나 단단한 뼈가 없다는 점 때문에 과학자들은 상어의 진화를 연구하는 데 상당한 어려움을 겪고 있다. 현재 발견되는 상어 화석은 대부분 이빨 화석이라 전체 모습을 연구하기가 곤란한 것이다.

오스트리아 빈대학의 제바스티안 스툼프 박사가 이끄는 연구팀은 시조새의 발굴 장소로 유명한 독일 졸른호펜의 쥐라기 석회암 지층에서 놀라운 상어 화석을 발견했다. 1억 5000만 년 전 졸른호펜은 석호가 발달한 해안가로 많은 동식물이 번성하는 열대 낙원이었다. 염분이 높고 잔잔한 석호 바닥은 생물 사체가 온전한 형태로 화석화되는데 최적의 장소였다. 따라서 시조새를 포함한 수많은 중생대 생물의 화석이 발견됐다.

이번에 발견한 아스테라칸투스(Asteracanthus) 상어의 화석 역시 그런 사례로 상어 화석으로는 보기 드물게 연한 조직을 포함해 몸 전체가 화석화됐다. 심지어 지느러미의 형태까지 완벽하게 파악할 수 있을 정도였다. 연구팀은 아스테라칸투스의 화석을 상세히 분석해 이 쥐라기 상어의 몸길이가 정확하게 2.5m라는 사실을 확인했다.

▲ 아스테라칸투스의 이빨 배열.(사진=Sebastian Stumpf)

사실 멸종 상어의 크기 추정은 매우 까다로운 주제다. 이빨 화석만 가지고 현생 근연종을 참조해 전체 크기를 추정해야 하기 때문이다. 역사상 가장 큰 상어인 메갈로돈의 경우에도 정확한 크기를 가지고 많은 논쟁이 있었다. 아스테라칸투스는 백악기 말 대멸종 당시 사라진 히보두스목(hybodontiformes) 상어로 근연종도 없기 때문에 크기와 형태는 거의 추정에 불과했다. 이번 발견으로 과학자들은 중생대에 번성했다가 비조류 공룡과 함께 멸종된 상어의 형태를 완벽하게 복원할 수 있게 됐다.

아스테라칸투스는 지금 기준으로는 중형 상어이지만, 당시 해양 생태계에서는 가장 큰 상어에 속했다. 특히 이들이 살았던 졸른호펜의 석호에는 이보다 큰 해양 동물의 화석이 발견되지 않기 때문에 지금의 백상아리처럼 최상위 포식자로 군림하면서 생태계를 지배했던 것으로 보인다. 연구팀은 150개나 되는 아스테라칸투스의 이빨의 정확한 크기와 배열 상태를 분석해 이 상어가 현재의 상어처럼 뛰어난 사냥꾼이라는 사실을 확인했다.

사자나 상어 같은 최상위 포식자는 생태계의 균형을 유지하는 데 중요한 역할을 한다. 여러 동물의 개체 수를 적절하게 조절하고 자원이 생태계에서 순환되는 것을 돕기 때문이다. 아스테라칸투스 역시 당시 생태계에서 비슷한 역할을 했을 것이다. 이번 연구는 쥐라기 상어 역시 지금처럼 당시 생태계에서 중요한 축을 담당하고 있었음을 보여준다.

고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com