중국의 깃털 공룡, 비행 능력의 독립적 진화 경로 뒷받침

비행 진화의 다른 역사를 보여주는 57cm 화석

중국 북동부 지우포탕층에서 발견된 깃털 공룡이 조류와 조류에 가장 가까운 일부 공룡 친척들이 비행과 관련된 해부학적 특징을 서로 다른 진화 순서로 갖추었다는 새로운 증거를 제시하고 있다. Norellraptor barsboldi라는 이름이 붙은 이 표본은 길이가 57cm이며, 일부 깃털 흔적과 함께 온전한 골격이 보존돼 있다.

가장 주목할 만한 결과는 공룡 계통수 전반을 비교한 데서 나왔다. 연구진은 노렐랍토르가 속한 미크로랍토르류 계통에서 194가지 해부학적 변화를 재구성했다. 이 가운데 57가지는 조류로 이어지는 계통에서도 나타났다. 전체의 약 29.4%로, 연구 결과를 설명할 때는 반올림해 30%로 제시됐다. 그러나 두 집단에서 비슷한 특징이 나타난 순서는 서로 달랐다.

미크로랍토르류에서는 손가락뼈가 짧아진 뒤 손목뼈와 손뼈가 융합되고 가슴뼈가 길어지는 변화가 뒤따랐다. 조류 계통에서는 변화가 반대 순서로 일어났다. 연구진은 이 차이가 동일한 비행 구조를 물려받았거나 똑같은 발달 양식에 따라 진화했다기보다, 비행 관련 해부학적 특징이 독립적으로 형성됐다는 해석을 뒷받침한다고 주장한다.

쉬리 왕과 공동 저자들은 2026년 9월 29일 발표한 네이처 커뮤니케이션스 연구에서 이 화석과 분석 결과를 소개했다. 연구에는 중국지질과학원과 허베이 지질대학 과학자들이 참여했으며, 이탈리아와 슬로바키아 연구자 등 해외 공동 연구진도 함께했다.

이번 결론은 가까운 관계에 있는 집단들에서 공중 이동과 관련된 특징이 어떻게 진화했는지에 관한 것이다. 이 동물 자체가 지속적인 동력 비행을 할 수 있었다는 점을 입증하는 것은 아니다. 이 구분은 뼈에 보존된 증거와 더 폭넓은 진화적 해석을 분리해 보여준다.

농부의 발견에서 신종 명명까지

현지 농부가 랴오닝성 젠창현에서 화석을 발견해 2023년 허베이 지질대학 박물관에 기증했다. 연구는 발견 장소를 랴오닝성 서부 라마둥진으로 더 구체적으로 밝혔으며, 화석이 백악기 전기 지우포탕층에 속한다고 설명했다.

화석이 나온 암석층의 연대는 약 1억2천만 년 전으로 제시됐다. 이는 일부 발견 소개에서 사용된 백악기 전기라는 넓은 시기, 즉 약 1억4천500만 년 전부터 1억 년 전까지보다 구체적이다. 넓은 시기는 지질 시대를 가리키며, 개별 화석의 정확한 연대를 측정한 것은 아니다.

이 표본의 목록 번호는 130108-MHGU-F4281이며, 새로 명명된 종을 정의하는 기준 표본인 완모식표본으로 지정됐다. 일부 설명에서는 골격이 거의 완전하다고 표현하지만, 논문은 사지대 주변 뼈가 약간 어긋난 점을 제외하면 완전한 표본이라고 설명한다.

알려진 사건의 순서는 지질학적 시간과 최근 연구에 걸쳐 있다:

• 백악기 전기: 이 동물은 오늘날 랴오닝성 서부에 해당하는 지역에 살았으며, 유해는 지우포탕층에 보존됐다.
• 2023년: 화석이 허베이 지질대학 박물관에 기증됐다.
• 2026년 9월 29일: 노렐랍토르 바르스볼디와 그 진화적 의미를 설명하는 연구가 네이처 커뮤니케이션스에 발표됐다.

노렐랍토르가 별개의 종인 이유

이름은 조류와 공룡의 밀접한 관계를 밝히는 데 기여한 고생물학자 두 명을 기린 것이다. 노렐랍토르는 미국 고생물학자 마크 앨런 노렐의 이름을 따왔고, 바르스볼디는 몽골 고생물학자 린첸 바르스볼드를 기린다. 논문은 두 사람이 조류와 비슷한 해부학적 특징을 지닌 공룡 연구에 탁월하게 기여했다고 평가한다.

분류는 깃털만이 아니라 골격 특징의 독특한 조합을 바탕으로 한다. 여기에는 주둥이 부위의 유난히 큰 구멍, 아래쪽 끝에 작은 돌기가 있는 완만하게 휜 치골, 그리고 이빨과 손목, 발, 사지 비율에서 나타나는 구체적인 차이가 포함된다.

비교 결과 노렐랍토르는 미크로랍토르, 창위랍토르, 우룽, 중젠고사우루스 등 다른 여러 미크로랍토르류와 구별된다. 예를 들어 중젠고사우루스와 비교하면 꼬리와 가슴뼈의 비율이 더 짧고, 뒷다리에 비해 앞다리가 더 짧고 가느다랗다고 논문은 설명한다.

미크로랍토르류가 공중 이동에 대해 알려주는 것

미크로랍토르류는 조류와 가까운 관계에 있는 소형 육식 공룡이다. 이 집단의 몸무게는 약 1kg으로 소개되지만, 이는 노렐랍토르 표본의 체중을 직접 측정한 값은 아니다. 미크로랍토르류 화석은 수백 점이 발견돼 해부학적 비교에 활용할 만한 상당한 자료가 축적돼 있다.

일부 종의 화석에는 앞다리와 뒷다리 모두에 긴 깃털이 보존돼 있다. 이에 따라 연구자들은 이들이 활공했는지, 자체 동력으로 날았는지, 혹은 여러 방식으로 공중에서 움직였는지를 조사해왔다. 이번 연구는 집단의 모든 종이 똑같은 능력을 가졌다고 단정하지 않고, 적어도 일부 종에서 공중 이동에 적응한 특징이 나타났다고 설명한다.

미크로랍토르류와 조류는 조류와 조류에 가장 가까운 공룡 친척을 포함하는 더 큰 집단인 파라베스에 속한다. 이 집단 안에서 미크로랍토르류는 드로마에오사우루스과 공룡에 속하며, 조류 계통은 아비알라이로 불린다. 두 집단의 가까운 관계는 유사성이 중요한 단서가 되게 하지만, 동시에 어려운 질문도 낳는다. 어떤 특징이 공통 조상에게서 물려받은 것이고, 어떤 특징이 독립적으로 진화했을까?

화석이 뛰어난 상태로 보존된 점은 이 질문에 답하는 데 도움이 된다. 다른 미크로랍토르류 화석에는 깃털의 세부 구조와 위 내용물의 흔적까지 남아 있다. 노렐랍토르는 특히 완전한 골격과 뼈 조직의 증거를 제공해 연구자들이 진화적 위치와 성장 단계를 함께 살펴볼 수 있게 한다.

비슷한 특징, 서로 다른 순서

비교 결과 미크로랍토르류 계통에서 재구성한 해부학적 변화 194가지 가운데 57가지가 조류 계통에서도 나타났다. 연구를 소개한 자료에서 언급된 특징으로는 날개깃, 갈고리 모양 발가락뼈, 위팔뼈보다 긴 아래팔뼈가 있다. 논문은 약 30%의 중복을 조류 계통과 독립적으로 획득한 유사성으로 제시한다.

이 수치의 의미를 정확히 이해할 필요가 있다. 이는 진화 계통을 따라 재구성한 해부학적 변화의 수를 가리키며, 노렐랍토르가 날 수 있었다는 점을 194가지 방식으로 각각 입증했다는 뜻이 아니다. 30%라는 수치도 이 공룡이 조류의 비행 체계 가운데 어느 정도를 갖췄는지 측정한 값이 아니다.

핵심 검증 대상은 특징이 나타난 순서였다. 손가락이 일찍 짧아지고 손목과 손이 나중에 통합되는 과정은, 손가락을 줄이기 전에 해당 구조를 강화하는 것과는 순서가 다르다. 연구진은 미크로랍토르류와 조류 계통에서 비행과 관련된 특징이 나타난 순서에 일관된 차이가 있음을 확인했다.

이 화석은 깃털 공룡을 하나 더 화석 기록에 보탰다는 점 이상의 의미가 있다. 진화의 결과가 비슷해도 그 과정은 다를 수 있다. 연구진은 노렐랍토르를 미크로랍토르류 진화 후기에 갈라져 나온 집단에 배치해, 서로 다른 진화의 역사가 어떻게 전개됐는지 재구성하는 데 활용할 또 하나의 기준점을 얻었다.

세 가지 설명을 검증하다

이번 연구는 미크로랍토르류와 조류의 유사성을 설명하는 세 가지 가설을 다룬다. 첫 번째 가설은 초기 파라베스 공통 조상이 이미 기초적인 비행 능력을 갖고 있었다고 본다. 이에 따르면 조류와 미크로랍토르류는 그 능력을 물려받아 발전시켰고, 다른 친척 집단은 이후 이를 잃었다.

두 번째 가설은 독립적인 기원을 제시한다. 이 모델에서는 공중 이동에 따른 비슷한 요구가 서로 다른 계통에서 유사한 특징을 낳았다. 이처럼 비슷한 형질이 독립적으로 진화하는 현상을 수렴진화라고 한다. 가까운 친척 집단도 공통 조상에게서 물려받은 여러 특징을 공유하면서 수렴진화를 겪을 수 있다.

세 번째 설명은 공통된 발달상의 제약에 관한 것이다. 공중 이동에 적응한 특징이 별도로 생겨났더라도, 물려받은 성장 양식이 두 계통을 반복적으로 비슷한 순서의 해부학적 특징으로 이끌었을 수 있다는 것이다. 그렇다면 두 집단의 유사성은 완성된 비행 체계를 공유한 결과라기보다 공통된 발달 과정이 일부 영향을 준 결과가 된다.

연구진은 두 계통에서 특징이 형성된 순서가 반복됐는지 살펴 세 번째 가능성을 검증했다. 재구성 결과, 순서는 반복되지 않았다. 뼈의 성장 증거와 함께 볼 때 이 결과는 서로 다른 선택 압력에 영향을 받은 독립적인 진화 경로를 뒷받침한다. 이는 조류와 미크로랍토르류의 공통 조상 관계를 부정하는 것이 아니라, 두 집단의 유사성을 설명하는 특정 가설에 도전한다.

뼈 성장으로 나이를 추정하다

연구진은 앞다리뼈 중 하나인 노뼈를 조사해 동물의 나이를 추정했다. 뼈 조직에는 성장이 둔화하거나 멈췄을 때 남는 흔적인 성장정지선이 두 개 뚜렷하게 있었다. 이 흔적은 성장 주기를 기록하지만, 뼈 내부가 재형성되는 과정에서 기록의 가장 초기 부분이 사라질 수 있다.

보존된 성장정지선 두 개와 추가 성장대의 시작 부분은 부화 후 최소 2년이 지났음을 보여준다. 연구진은 내부에 큰 빈 공간이 있는데도 바깥쪽 뼈층이 비교적 얇다는 점을 근거로, 앞선 성장대가 완전히 사라졌을 수 있다며 이 추정치를 낮게 봤다. 이에 따라 최소 나이를 3년으로 추정했다.

노렐랍토르는 죽었을 때도 성장 중이었다. 동시에 종아리 아래쪽과 발의 뼈가 융합돼 있었고 긴뼈 표면이 매끄러웠다는 점은 초기 유년기를 지난 단계였음을 뒷받침했다. 이 관찰은 크기만으로 성숙도를 가늠하는 것이 왜 부정확할 수 있는지를 보여준다.

노렐랍토르는 비교에 사용된 다른 표본들의 중간에 해당한다. 미성숙한 우룽 보하이엔시스 완모식표본과 시노르니토사우루스 표본은 2년 미만으로 추정됐고, 성체인 창위랍토르 양기 완모식표본은 최소 5년으로 추정됐다. 이는 특정 화석의 나이이지 해당 종의 고정된 수명이 아니다. 이를 고려하면 성숙도 차이를 진화적 차이로 오인하는 일을 피할 수 있다.

다른 과학자들의 해석

홍콩중문대학교의 고생물학자 마이클 피트먼은 이번 결과가 깃털 공룡에서 비행 능력이 독립적으로 기원했다는 증거를 더해준다고 해석했다:

이번 연구는 미크로랍토르류에서 최소 한 차례, 조류에서 최소 한 차례 등 깃털 공룡 사이에서 비행이 여러 차례 진화했다는 가설을 한층 뒷받침하는 중요한 새 증거를 제시한다,

그의 평가는 이 결과를 논쟁을 완전히 끝내는 하나의 화석으로 보기보다, 여러 차례 기원했다는 주장이 힘을 얻는 흐름 속에 놓는다. 연구자들은 멸종 동물의 비행을 직접 관찰하는 대신 해부학적 특징과 계통 관계를 통해 진화의 순서를 재구성하므로, 이 구분은 중요하다.

사우샘프턴대학교의 진화발생생물학자 닐 고슬링은 미크로랍토르류 계통에서 조류와 공유하지 않은 변화가 많다는 점에 주목했다. 이 동물들이 시도한 다양한 진화 경로를 설명하며 그는 여러 종이:

가능한 모든 길을 모색하고 있었다

그의 평가는 유사성뿐 아니라 차이에도 주목한다. 겹치는 형질 57가지는 두 집단을 비교할 근거가 되지만, 나머지 변화와 서로 다른 진화 순서는 어느 한 계통도 다른 계통의 단순한 대체물로 봐서는 안 된다는 점을 시사한다.

화석이 아직 밝히지 못한 것

노렐랍토르는 미크로랍토르류가 조류와 별개로 공중 이동에 적응한 특징을 갖추었다는 주장을 뒷받침한다. 하지만 이 개체가 실제로 어떻게 공중에서 움직였는지, 얼마나 멀리 이동할 수 있었는지, 지속적인 동력 비행이 가능했는지를 직접 보여주지는 않는다. 일부 깃털과 세밀한 골격이 보존돼 있지만, 이러한 기능에 관한 질문은 진화 분석과 별개로 남아 있다.

서로 다른 선택 압력이 작용했다는 해석도 각 계통이 직면한 환경적 요구를 정확히 측정한 결과가 아니라 해석으로 남아 있다. 재구성한 양상이 조류와 가까운 공룡 전반에 얼마나 적용되는지 검증하려면 추가 화석과 골격 성장에 관한 증거가 필요하다. 후속 연구나 새로운 화석 분석의 구체적인 일정은 발표되지 않았다.

가장 중요한 성과는 여러 증거를 결합한 데 있다. 정밀하게 동정된 화석, 뼈 조직에 근거한 나이 추정, 해부학적 변화가 나타난 순서의 비교가 함께 제시됐다. 이 결과는 구조가 비슷하다는 사실만으로 두 집단이 같은 진화 과정을 거쳐 그 구조를 얻었다고 단정할 수 없는 이유를 보여준다.

핵심 요점

• 노렐랍토르 바르스볼디는 중국 랴오닝성 서부 지우포탕층에서 발견된 길이 57cm의 골격으로 알려진 깃털 공룡이다.
• 현지 농부가 화석을 발견했으며, 2023년 허베이 지질대학에 기증됐다.
• 연구는 2026년 9월 29일 네이처 커뮤니케이션스에 발표됐다.
• 연구진은 미크로랍토르류 계통의 해부학적 변화 194가지를 재구성했으며, 이 가운데 57가지, 약 30%가 조류 계통에서도 나타났다.
• 비행과 관련된 특징은 미크로랍토르류와 조류에서 서로 다른 순서로 나타나, 독립적인 진화 과정을 뒷받침한다.
• 뼈 조직은 이 표본이 최소 3년 이상 살았고 죽을 때도 성장 중이었음을 시사한다.
• 이번 연구는 노렐랍토르 자체의 정확한 비행 능력을 입증하지는 않는다.