'날개 4개' 신종 공룡 화석 분석했더니…비행 진화 놀라운 비밀

중국에서 날개가 4개 달린 공룡 화석이 발견됐다. 화석을 분석한 결과 이 공룡은 바람 등을 활용한 활공과 4개의 날개를 이용한 비행을 병행한 것으로 나타났다.

이번 연구 결과가 초기 공룡이나 조류의 비행 진화 비밀을 푸는 실마리가 될 수 있을 지 관심이 쏠리고 있다.

이탈리아 테라모 고생물박물관·파충류학센터(OPHIS)와 중국 허베이 지질대학 등이 참여한 국제 연구진은 이 같은 연구 결과를 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 발표했다고 과학매체 라이브사이언스는 최근 보도했다.

연구진은 중국 랴오닝성 지우포탕층에서 발견된 신종 미크로랍토르류 공룡 화석을 분석했다. 지우포탕층은 약 1억~1억 4500만 년 전인 전기 백악기 지층이다.

이 신종 깃털 공룡의 학명은 노렐랍토르 바르스볼디(Norellraptor barsboldi)다. 몸길이는 약 57㎝로 까마귀 정도의 크기이다. 화석의 조직학적 분석 결과 사망 당시 나이는 최소 3세였던 것으로 추정된다. 특히 앞다리뿐 아니라 뒷다리에도 깃털이 달린 네 개의 날개 구조를 갖고 있었다.

조류형 공룡 ‘노렐랍토르 바르스볼디’의 모습을 예술가가 나타낸 그림 (제공= Mr. Zhao Chuang)

이번 연구에 참여하지 않은 미국 위스콘신-매디슨대학교 척추고생물학자 스콧 하트먼은 이 공룡이 몸집이 작은 일반적인 포식자에게서 볼 수 있는 날카롭게 휘어진 이빨과 발톱을 가지고 있었다며 초기 포유류와 도마뱀, 양서류, 어린 공룡 등을 먹었을 것으로 추정했다.

비행 관련 형질의 '독립적 진화' 가능성

미크로랍토르류는 현대 조류의 직접적인 조상은 아니지만 조류와 가까운 친척 관계에 있는 소형 육식 공룡 집단이다. 화석 연구를 통해 미크로랍토르류와 초기 조류 계통 모두 깃털을 비롯해 비행과 관련된 여러 특징을 갖고 있었던 것으로 확인됐다.

그동안 이런 비행 관련 형질이 두 집단의 공통 조상에서 나타난 것인지, 아니면 서로 다른 계통에서 독립적으로 진화한 것인지를 두고 논쟁이 이어져 왔다.

연구진은 미크로랍토르류의 진화 과정에서 나타난 194가지 해부학적 변화 가운데 약 30%가 조류 계통에서도 나타났다는 사실을 확인했다. 여기에는 깃털뿐 아니라 갈비뼈의 뼈 돌출부가 융합돼 몸통을 단단하게 만드는 특징, 뒷다리에 비해 상대적으로 튼튼한 앞다리 뼈, 상완골보다 긴 척골 등이 포함됐다.

하지만 다른 화석과 비교·분석한 결과, 이런 공통적인 특징이 진화한 순서는 두 계통에서 서로 다른 것으로 나타났다.

연구진은 중국 북동부에서 날개가 네 개인 공룡의 화석 유적을 발견했다. (출처=Andrea Cau 외, Nature Communications (2026))

미크로랍토르류에서는 손가락뼈가 상대적으로 짧아지는 변화가 먼저 나타난 뒤 손목과 손의 뼈가 융합되고 가슴뼈가 길어지는 변화가 이어졌다. 반면 조류 계통에서는 손가락뼈가 짧아지는 변화보다 손목과 손의 융합, 가슴뼈의 변화가 먼저 나타난 것으로 분석됐다.

연구진은 이를 근거로 미크로랍토르류와 조류의 비행 관련 특징이 동일한 진화 과정을 거친 것이 아닐 가능성이 많다고 분석했다. 두 동물이 서로 다른 선택을 하면서 독립적으로 진화했을 가능성이 많다는 것이다.

이번 연구에 참여하지 않은 중국과학원 척추고생물학•고인류학연구소의 고생물학자 루이 페이는 "미크로랍토르류가 진정한 조류의 초기 진화 단계에서 나타난 특징과 수렴적인 특성을 획득했지만, 그 과정은 서로 다른 진화 경로를 거쳤다는 점을 보여준다"며 "비조류 공룡과 조류에서 날갯짓 비행이 독립적으로 진화했다는 가설을 뒷받침한다"고 말했다.