[실험]호박 화석, 집에서 만들 수 있다?

인도와 중국 티베트 사이에 위치한 히말라야 산맥에서는 화석이 많이 발견된다. 놀라운 점은 조개나 산호, 물고기 등 수생생물의 화석이 발견된다는 것이다. 히말라야 산맥은 세계에서 가장 높은 에베레스트 산(최고 8,848m)을 비롯해 높고 험한 산이 많은 것으로 유명하다. 그런데 어떻게 그 높은 산꼭대기에서 수생생물이 화석으로 발견된 걸까?

화석은 지질 시대에 살았던 동식물의 유해나 활동 흔적이 퇴적물에 남아 그대로 보존돼 있는 것을 말한다. 한자를 풀이하면 ‘될 화(化)’와 ‘돌 석(石)’자로 ‘돌이 된다’는 뜻이다. 이처럼 오래 전에 살았던 식물이나 동물이 돌처럼 단단해진 것을 통틀어 ‘화석(化石)’이라고 한다.

화석은 어떻게 만들어지는 것일까? 화석을 직접 만들어 보며 화석이 왜 우리에게 중요한지, 고생물학자들은 왜 끊임없이 화석을 발굴하고 연구하는지에 대해 알아보자.


[교과과정]
초등 4-2 지층과 화석
중 1 지각의 물질과 변화
중 1 지각 변동과 판 구조론

[학습주제]
화석이 만들어지는 원리 이해하기
지구의 역사와 지각 변동
화석의 중요성 이해하기

<실험 방법 및 원리>



<실험 동영상>



* 실험 참고사항 :
• 액화수지, 경화제는 온라인 과학교구사에서 구입할 수 있습니다.
• 액화수지는 냄새가 나는 물질이니 환기가 잘 되는 곳에서 실험하세요.
• 액화수지에 경화제를 넣고 저을 때 가능한 기포가 생기지 않도록 주의하세요.
• 액화수지가 굳는 동안 열이 발생해 뜨거우니 손이 데지 않도록 주의하세요.
• 조개껍데기 대신 작고 단단한 물건을 넣어서 나만의 화석을 만들어 보세요.


액화수지에 경화제(액체를 빠르게 굳히기 위해 첨가하는 물질)를 넣으면 액화수지가 열을 내며 굳기 시작한다. 액화수지가 완전히 굳기 전에 조개껍데기를 넣으면 용액이 점차 굳어지며 투명하고 단단한 수지 안에 조개가 갇히게 된다. 이런 식으로 과거에 살았던 동식물이 지질학적 과정을 통해 지층 속에 묻혀 형성된 것이 화석이다.

지층에 묻힌 것만 화석이 되는 것은 아니다. 소나무의 끈적끈적한 수액이 굳어진 것을 호박이라고 하는데, 호박 안에 곤충이 갇혀 화석이 되기도 한다. 액화수지 안의 조개는 호박 속에 갇힌 곤충처럼 생화학적 성분이 보존돼 있다. 이런 화석을 ‘화학화석’이라 부른다.


[그림]호박 안에 갇혀 화석이 된 거미.
사진 출처 : 위키미디어
고생물들이 모두 화석으로 남는 것은 아니다. 화석으로 남기 위해서는 몇 가지 조건이 충족돼야 한다. 우선 당시에 그 생물이 번성해야 하고, 생물이 죽은 후 바로 퇴적물 속에 묻혀 분해되지 않아야 하며, 껍질이나 골격 등 딱딱한 부분이 있어야 한다. 일반적으로 연약한 조직은 분해돼 사라지고 딱딱한 부분만 화석으로 남기 때문이다. 단, 공룡의 발자국과 같은 생물의 흔적도 화석에 포함된다. 이런 화석은 ‘흔적화석’이라고 한다.

• 화석 발굴이 중요한 이유
이제 서두에 대한 답변이 나올 차례다. 히말라야 산맥에서 조개나 물고기 화석이 많이 발견됐다는 것은 오래전 언젠가, 히말라야 산맥이 바다였다는 뜻이다. 이처럼 화석을 관찰하면 과거 그 지역이 어떤 환경이었는지 유추할 수 있다. 예를 들어 산호의 화석이 발견된 지층은 한때 예민한 산호가 살 수 있을 정도의 수질과 수온, 수심을 갖추고 있었다는 것을 의미한다. 생물은 여러 지질 작용과 화학적인 변화를 거치면서 화석이 된다. 나중에 암석이 땅 위로 솟아오르고 지표면이 깎이게 되면서 드러나게 된다.

산호처럼 과거 그 지역의 환경을 구체적으로 유추할 수 있도록 돕는 화석을 ‘시상화석’이라고 한다. 시상화석이 되기 위해서는 특정 환경에서만 살 수 있다는 조건이 충족돼야 한다. 예를 들어 산호는 따뜻하고 얕은 바다에서만, 고사리는 따뜻하고 습기가 많은 땅에서만 서식한다.

화석이 발견되는 지층이 언제 생긴 것인지 알려 주는 ‘표준화석’도 있다. 표준화석이 되기 위해서는 살았던 기간이 짧고, 서식지가 지구상에 넓게 분포해 있었으며, 독특한 특징을 가지고 있어야 한다. 지구는 약 45억 년 동안 몇 번의 큰 변화를 겪으며 서식하는 생물의 종류도 크게 변했다. 이런 변화를 기준으로 지구의 역사를 크게 선캄브리아대, 고생대, 중생대, 신생대의 네 부분으로 나눌 수 있다. 각각의 시대에만 살았던 대표 생물로는 고생대의 삼엽충, 중생대에는 공룡과 암모나이트, 신생대에는 매머드와 검치호랑이 등이 있다. 고로 이들이 화석으로 발견되면 그 지층이 생긴 시대를 유추할 수 있다.

이렇듯 화석은 지구의 역사와 생명의 진화를 설명하고 증명해 주는 중요한 자료다. 화석으로 나타나는 다양한 생물들을 연구하면 생물이 환경에 어떻게 적응하고 진화해 왔는지, 왜 멸종을 맞이했는지 등을 유추할 수 있다. 더 나아가 지구의 미래를 예측할 수도 있는 것이다.

글 : 유기현 과학칼럼니스트

 

 

저작자 표시 비영리 변경 금지
신고

‘이것’ 없었다면 공룡은 온순해졌을까?

퇴근 후 집에 돌아온 아빠, 머리를 삭발한 채 빡빡이가 돼 버린 태연을 보고 기겁을 한다. 태연, 민머리에 하얀 띠를 두르고 사뭇 심각한 표정까지 지은 것이 뭔가 심각한 선언이라도 할 모양이다.

“아니, 너 도대체 뭐가 불만이야~. 그냥 말로 하지, 이게 무슨 극단적인 행동이란 말이냐!”

“아버지, 저도 더 이상 이렇게 짜디 짠 용돈으로는 도저히 생계를 유지할 수 없다는 판단이 섰어요. 용돈 100% 인상안을 수용해주지 않으신다면 계속 까까머리로 살아가겠어요.”

이때, 기가 막힌 표정으로 부엌에서 나오는 엄마.
“연극 그만 하시지! 머리에서 간장게장 냄새가 날 때까지 꾸역꾸역 안 감고 버티더니, 이를 옮아왔지 뭐에요. 요즘 세상에 이가 다 뭐야 정말. 그래서 악의 뿌리를 뽑는다는 심정으로 시원하게 밀어버렸어요.”

“아하! 그랬었군. 그럼 우리 태연이가 그동안 그토록 포악한 성격을 보였던 것도 이 때문이었던 걸까? ‘쥬라기 공원’이나 ‘박물관은 살아있다’ 같은 영화를 보면 공룡 성격이 아주 포악하게 나오잖니. 그런데 얼마 전, 케빈 존슨이라는 미국의 과학자가 공룡화석에서 뽑아낸 DNA에서 6,500만 년 전에 살았던 ‘이(louse, 사람이나 동물의 몸에서 피를 빨아먹으며 기생하는 곤충)’의 흔적을 발견했다지 뭐냐. 결국 공룡들은 살아생전 대부분의 시간을 이 때문에 온 몸을 벅벅 긁어대며 보냈고, 그 결과 성격이 거칠어졌다는 거지.

“네에? 그 어마어마한 크기의 공룡이 겨우 이 때문에 포악해 졌다고요? 어맛!”

“암튼 지금까지는 공룡이 멸종한 이후 조류와 포유동물의 종이 다양해지는 시기에 이가 서식하기 시작했다고 여겨졌지만, 이번 연구를 통해 이의 최초 숙주가 공룡이라는 사실이 밝혀졌으니까 상당히 의미는 큰 연구였지.”

“공룡에 대해 더 말해주세요! 저 공룡 완전 좋아하잖아요. 벽에도 잔뜩 공룡 그림 붙여 놓고.”

“음… 또 무슨 얘기를 해줄까. 참, 얼마 전에는 중생대에 살았던 육식공룡이 야행성이라는 사실이 밝혀지기도 했단다. 예전에는 공룡이 주행성이라서 포유류가 공룡을 피하려고 야행성으로 진화한 거라고 알려졌었거든. 그런데 미국 캘리포니아대학교 연구팀이 중생대 공룡 눈 화석 33개를 분석한 결과 육식공룡이 희미한 빛을 잘 감지할 수 있는 야행성 눈을 가지고 있었다는 사실이 밝혀졌단다.

“와, 그럼 이다음에 타임머신을 발명하면 중생대로 날아갈 때는 공룡을 피해서 꼭 낮에 가야겠어요. 그런데 아빠, 공룡은 이미 수천 만 년 전에 멸종했잖아요. 어떻게 그런 사소한 사실들까지 알아낼 수 있는 거예요?”

“여러 가지 방법이 있어. 이미 사라진 지 오래 된 생명체지만 친절한 공룡들은 많은 흔적을 남겨주었단다. 뼈 화석, 알 화석, 위석(위에서 소화를 돕는 돌), 분(배설물) 화석, 발자국화석 등 종류도 아주 다양하지. 이런 화석들을 분석해서 공룡의 비밀을 풀게 되는데, 가장 먼저 하는 건 눈으로 살펴보고 추측하는 거야. 그리고 연대 같은 경우에는 방사성 연대측정법을 주로 사용해 알아낸단다. 방사성원소란 불안정해서 스스로 붕괴하며 에너지를 잃는 원소를 말하는데, 붕괴 전의 원소를 엄마 원소란 뜻의 ‘모 원소’로, 모원소가 붕괴하여 생긴 원소를 아들 원소란 뜻의 ‘자 원소’라 부르지.”

“쳇, 딸 원소는 왜 없는 거야? 완전 치사해요.”

“에고, 그게 중요한 게 아니잖아! 암튼 모 원소 절반이 붕괴해서 자 원소로 바뀌는 기간을 반감기라고 하는데, 이 반감기는 온도나 압력 등 외부 조건에 상관없이 일정하기 때문에 연대측정에 매우 유용하단다. 방사성 연대측정법은 연대를 측정할 때 이용하는 원소에 따라 탄소(14C-14N), 우라늄-납(U-Pb) 연대측정법 등이 있단다.”

“아까 공룡 피 빨아먹던 이는 DNA 분석으로 알아냈다고 하셨잖아요.”

“그랬지. 요즘엔 생명과학 기술이 워낙 발달해서 화석 DNA 분석도 자주 활용되고 있단다. 물론 영화 ‘쥬라기 공원’에서처럼 옛날 곤충이 빨아먹은 공룡의 피 DNA를 분석해서 공룡을 부활시키는 수준까지는 가지 못했지만 말이야. 이 밖에도 최근에는 3차원 비파괴 투시 분석 기법을 이용해서 암석 속에 감춰진 화석의 성격을 분석하기도 한단다. 암석을 훼손하지 않고도 그 속의 화석에 대한 세밀한 3차원 입체화상을 확보할 수 있는 거지.”

“아~ 생각만 해도 너무 좋아요. 저 과학 완전 사랑해요! 점점 발달하는 과학기술 덕분에 공룡의 실체를 훨씬 더 자세히 알 수 있게 되는 거잖아요.”

태연, 벽면 가득 붙어있는 공룡들의 그림을 사랑스러운 눈길로 바라본다. 그 모습을 보던 아빠, 깜짝 놀라며 뒤로 물러선다.

“아빠, 왜 그러세요?”

“저, 저… 저기 있는 파키케팔로사우르스 말이다. 일명 대머리 공룡! 저 녀석의 모습이 태연이 너와 너무나도 흡사하구나. 이럴 수가!”

“아빠~, 정말 너무해!!”

글 : 김희정 과학칼럼니스트

저작자 표시 비영리 변경 금지
신고
남극대륙의 아델리펭귄 루카리는 자못 심각한 분위기가 감돌고 있다. 젊고 패기 넘치는 펭귄 한 마리가 목소리를 높였다.

“남극에 있는 우리들이야 아직 그럭저럭 살만하지만, 다른 곳의 펭귄 친족들은 사정이 말이 아니래요. 남아프리카 케이프 주(州)에 살고 있는 케이프펭귄은 유조선이 흘리고 다니는 기름 때문에 고충을 겪고 있죠. 뉴질랜드의 노란눈펭귄은 인간이 들여온 육식 포유류에게 생존을 위협받고 있어요. 남극에 산다고 우리가 안전한 것도 아니지요. 이제 기존과는 차원이 다른 생존 대책이 필요합니다.”
“그거야 이미 우리들 모두가 알고 있는 일이지요. 하지만 무슨 수가 있겠어요? 알다시피 지구는 인간들이 좌지우지한지 오래지요. 우리가 모여서 얘기해본들 뾰족한 수가 있겠어요.”
“제가 하고 싶은 말은…, 우리 펭귄은 ‘새’라는 겁니다. 날 수 있는 새 말입니다!”

선언처럼 젊은 펭귄의 말이 울려 퍼지자, 루카리에는 한동안 정적이 흘렀다. 하지만 곧 펭귄 무리에서 킥킥거리는 웃음소리가 들리기 시작했다.

“아니, 우리가 새인 건 맞긴 맞지만, 그게 뭐 어쨌다고. 기러기처럼 날아서 서식지를 옮기기라도 하자는 거야 뭐야. 저렇게 영양가 없는 소리는 알에서 나오고 처음 듣네.”

대놓고 무시하는 펭귄들도 있었지만, 생존의 위협을 몸으로 느껴봤던 펭귄들은 몸에 바짝 붙은, 이제는 날개라고 할 수 없는 지느러미를 흔들며 나는 시늉을 해보았다. 펭귄들의 마음속에는 여러 가지 생각들이 피어올랐다. 우리가 과연 날 수 있을까? 아니, 우리가 날 수 있었던 과거가 있긴 있었던 걸까?

“우리는 우리 자신에 대해서, 우리의 조상에 대해서 너무 모르고 있어요. 이젠 오히려 인간들이 펭귄에 대해 우리들보다 더 잘 알고 있을 지경입니다. 여러분, 펭귄의 색을 알고 계신가요? ‘몸의 색깔은 인간의 턱시도처럼 흑백이다’ 라고 알고 계시지요? 하지만 우리 조상 펭귄 중에는 불그스름한 깃털을 가진 것도 있답니다. 아쉽게도 그걸 밝혀낸 것조차 인간입니다만.”

붉은 털 펭귄이라고? 세상에…. 펭귄들은 이제 젊은 펭귄의 말에 귀를 기울이기 시작했다. 젊은 펭귄은 최근 미국 텍사스주립대 연구진이 사이언스지에 보고한 3억 6천만 년 전의 펭귄 화석에 대해 이야기를 시작했다.

우리가 아는 가장 덩치가 큰 펭귄은 키가 122cm에 이르는 황제 펭귄이지요. 하지만 이번에 페루 파라카스 국립자연보존지구에서 발견된 펭귄 화석을 연구한 결과, 키가 150cm나 됐던 것으로 추정됩니다. 이름은 ‘물의 왕’을 뜻하는 `잉카야쿠 파라카센시스(Inkayacu paracasensis)’로 붙여졌다고 합니다. 깃털의 색은 불그스름한 갈색과 회색으로 지금의 우리와는 꽤나 달랐지만, 우리처럼 힘차게 수영할 수 있는 지느러미 발과 촘촘한 깃털은 하늘을 나는 것보다는 물속으로 잠수하기에 적합한 모양이었다고 합니다. 제 생각엔 이 조상님은 우리보다 더 크고 몸무게도 많이 나갔을 테니, 잠수도 더 깊게 했을 것 같습니다.”

귀 기울여 경청하던 펭귄무리에서 호기심 많은 어린 펭귄이 질문을 던졌다.

“아저씨, 3억 6천만 년 전이면 엄청나게 오래 전이지요? 그때 살던 조상님도 우리처럼 물속으로 잠수해 물고기를 잡아먹었다면, 우리 펭귄은 애초에 하늘을 날 수 없었던 것 아닌가요? 저는 우리가 새랑 닮긴 했어도 새라는 생각이 전혀 들지 않아요.”

박식하기로 소문난 늙은 펭귄이 웃으며 말을 받았다.

“인간들이 우리를 한 때 물고기 취급했다는 얘기가 생각나는구나. 물론 인간들도 우리를 보자마자 별다른 연구 없이도 날지 못하는 ‘새’라는 걸 알았지. 하지만 그런 사실을 무시하고 ‘물고기’라고 우기기도 했단다. 우리 펭귄을 물고기와 연관 지은 것은 대게 단백질 섭취 때문이었어. 새가 아니라 물고기라면 “금요일에는 고기를 입에 대서는 안 된다”는 로마가톨릭의 교리를 거스르지 않고도 당당히 새 고기를 먹을 수 있었으니까 말이다.”

1800년 무렵에 인간들은 펭귄을 물고기와 새의 중간쯤으로 여겼고, 새로운 항로와 신대륙을 찾아 항해에 나선 이들은 펭귄들을 무지막지하게 죽였다. 1578년 프랜시스 드레이크 경은 마젤란해협에서 하루에 3천 마리 이상의 펭귄을, 1587년 토머스 캐번디시 경은 배에 실을 식량으로 도합 3톤의 펭귄을 잡아 죽였다는 기록이 남아 있다. 그 밖에도 굶주렸던 수많은 항해 선원들이 펭귄 떼를 몰살했다.

“우리가 인간에 대해 경계심이 없고 무리 지어 살기 때문에 인간에겐 더 없이 사냥하기 좋았겠지요.”

펭귄들은 모두 숙연해졌다. 늙고 지혜로운 펭귄이 말을 이었다.

“하지만 우리의 조상이 한때 날았다는 흔적은 우리 몸에 또렷이 남아 있단다. 우리의 가슴뼈는 새들의 그것처럼 발달되어 있어. 가슴 근육이나 오훼골(척추동물의 흉부를 형성하는 뼈의 하나. 위팔뼈 위쪽 끝의 앞부분에 있으며 어깨뼈, 빗장뼈와 함께 팔 이음 뼈를 구성한다.) 위의 근육이 단단히 붙어 있도록 충분히 발달되어 있지. 또 꽁무니뼈도 우리의 조상이 날았다는 증거란다. 하늘을 날아다니는 새들을 보면 어떤 새든 부채꼴로 늘어선 꽁지깃이 있지. 그 꽁지깃을 지탱하는 작은 꽁무니뼈가 있는데, 이것은 공기역학적 효과와 실용성 측면에서 꼬리뼈의 끝부분은 생략되어 작은 돌기모양의 뼈가 되어 버린 것이야. 우리에게도 바로 그 새와 같은 작은 꽁무니뼈가 있단다. 고도로 발달한 정교한 작은 골 역시 언젠가 우리 조상들이 순식간에 방향과 자세를 바꿔가며 고도의 조종 능력을 발휘해 하늘을 날았다는 증거란다.”

수천, 수만, 수백 만 년 전의 펭귄이 진화해 지금의 모습으로 바뀌어 왔다. 아직까지 발견되지 않았지만, 까마득한 과거 언젠가 하늘을 나는 펭귄이 있었을지도 모를 일이다. 수천, 수만, 수백 만 년의 시간이 또 흐른 뒤 이 지구 어딘가에 마치 TV 광고 속 한 장면처럼 하늘을 힘차게 날아오르는 펭귄이 다시 등장하게 될까? 그런 날을 상상해 본다.

글 : 이소영 과학칼럼니스트
저작자 표시 비영리 변경 금지
신고
1 
BLOG main image
생활에 밎줄 긋는 과학이야기♡ -KISTI의 과학향기-
by 과학향기

카테고리

분류 전체보기 (1178)
과학향기 기사 (892)
과학향기 이벤트 (1)
과학향기 독자참여 (1)
이런주제 어때요? (1)

달력

«   2017/12   »
          1 2
3 4 5 6 7 8 9
10 11 12 13 14 15 16
17 18 19 20 21 22 23
24 25 26 27 28 29 30
31            
tistory!get rss Tistory Tistory 가입하기!
Clicky Web Analytics

티스토리 툴바