뱀의 피부 갑옷에 대한 첫 번째 설명

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 6405(2023) 이 기사 인용

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피부 갑옷이라고도 불리는 골배엽은 종종 포식자 방어에 역할을 합니다. 골배엽의 존재는 비늘동물 계통발생 전반에 걸쳐 매우 불규칙하게 분포되어 있으며 뱀에서는 발견되지 않았습니다. 이 연구에서 우리는 주로 방어용 꼬리 표시가 있는 화석 종에 초점을 맞춰 몸을 보호하기 위해 그러한 갑옷으로 이익을 얻을 수 있는 후보 뱀 종을 검색했습니다. 우리는 마이크로 컴퓨터 단층 촬영(μCT)과 미세 방사선 촬영을 사용하여 다양한 과에 속한 27종의 뱀 꼬리 형태를 조사했습니다. 우리는 꼬리뼈가 확대되고 고도로 변형된 4종의 모래 보아(Erycidae)에서 피부 갑옷을 발견했습니다. 이것은 뱀의 피부 갑옷에 대한 첫 번째 설명입니다. 조상 상태 재구성을 통해 Erycidae에서 골배엽이 한 번 또는 여러 번 진화했을 가능성이 있음이 밝혀졌습니다. 우리는 조사된 다른 어떤 뱀 종에서도 골배엽을 발견하지 못했습니다. 그럼에도 불구하고, 게로사우루스과(gerrosaurids)와 도마뱀붙이(geckos)와 같이 관련이 없는 비늘동물 계통군에서도 유사한 구조가 알려져 있습니다. 이는 근본적인 깊은 발달 상동성의 아이디어를 뒷받침합니다. 우리는 골배엽이 중세 전사의 "브리간딘 갑옷"처럼 모래 보아를 ​​보호한다는 가설을 제안합니다. 우리는 이를 모래 보아스의 풍부한 방어 전략의 또 다른 구성 요소로 해석합니다.

네발동물에는 골배엽, 피부 비늘, 석회판1을 포함하여 다양한 외피 요소가 있습니다. 피부 비늘과 석회판은 다소 독특하고 gymnophionans2,3,4 및 일부 개구리5,6,7의 전형적인 반면, 골배엽은 대부분의 주요 분류학적 계통1의 대표자에게 공통적입니다. 골배엽은 진피에 통합된 광물화된 기관의 구조적 범주입니다8,9. 문헌에는 진피 골화, 진피판, 진피 갑옷, 골괴 및 인갑 등 일상적으로 사용되는 동의어가 풍부합니다. 대부분의 네발동물에서 골배엽은 성체가 될 때까지 존재하지 않으며 개체 발생 동안의 발달에 대해서는 알려진 바가 거의 없습니다.

골배엽류는 줄기 네발동물18,19, 양서류20, 인시류21,22, 지배파충류11,23,24 및 일부 연궁류25,26,27에서 입증되었습니다. 피부 골화는 분류학적으로 널리 퍼져 있지만 계통 전체에 걸친 특정 계통발생적 분포는 매우 불규칙합니다. 피부 골화의 진화를 재구성하려는 시도는 상충되는 시나리오를 낳았습니다. 양막류28에서 제시된 골배엽의 수렴진화 아이디어는 최근 깊은 상동성 가설로 대체되었습니다. 이는 네발동물이 그러한 구조를 형성하는 다형적 잠재 능력(유전적, 세포적, 발달적, 구조적)을 공유한다고 명시합니다.

골배엽류는 Sphenodontidae32, Gekkota22,33,34, Scincoidea35, Lacertoidea36, Anguimorpha21,37,38,39 및 Iguania40 sensu41와 같이 대부분의 주요 나비도사우루스 계통29,30,31의 대표자로 보고되었습니다. 일부 가족에서는 골배엽이 널리 퍼져 있습니다(예: cordylids, gerrosaurids, scincids 및 anguids42,43). 반면, Iguania나 Gekkotans에서는 수백 종 중 소수의 종만이 잘 발달된 골배엽을 보여줍니다. 모든 뱀, amphisbaenians, dibamids, teiids 및 gymnophalmids1,29에는 이러한 물질이 없는 것으로 반복적으로 보고되었습니다. 비늘동물의 계통발생수에 대한 골배엽의 존재/부재에 대한 자세한 매핑은 Williams와 그녀의 동료들의 리뷰를 참조하세요.

비늘 파충류의 피부 골화는 마이크로컴퓨터 단층촬영(μCT) 장비의 개발과 가용성으로 인해 이 현상을 더 쉽게 연구할 수 있게 되면서 지난 10년 동안 뜨거운 주제였습니다14. µCT의 비침습성 덕분에 수백 개의 박물관 표본과 화석을 쉽게 검사할 수 있을 뿐만 아니라 특정 가설을 테스트할 수도 있습니다44,45,46,47,48. 또한, 생체 내 프로토콜13은 살아있는 작은 동물49에 대한 반복 측정을 통한 종단적 연구를 허용합니다. 비늘동물의 골배엽 존재에 대한 지식을 확장함으로써 우리는 그들의 기능에 대한 가설을 세울 수 있습니다. 골배엽은 대부분 신체의 머리와 등 표면에 위치하므로 피부 갑옷의 기능에 대해 가장 널리 받아들여지는 가설은 보호 역할을 한다는 것입니다22,40. 그럼에도 불구하고 골배엽은 운동50, 체온 조절44,51, 칼슘 저장52과 같은 다양한 다른 기능에 기여할 수 있습니다.