시조새로 알려진 ‘아르카이옵테릭스’(Archaeopteryx)는 지금까지 알려진 가장 오래된 조류로, 찰스 다윈의 ‘종의 기원’이 출간된 지 2년 뒤인 1861년에 그 화석이 발견됐다. 시조새 화석은 자연선택을 통한 진화라는 가장 확실한 증거로 받아들여졌다.

미국 시카고 필즈 자연사박물관, 시카고대 진화 생물학 연구실, 존스 홉킨스대 의대 기능성 해부학 및 진화 연구센터, 이스라엘 텔아비브대 동물학부, 슈타인하트 자연사박물관, 중국 척추 고생물학·고인류학 연구소 공동 연구팀은 자외선과 컴퓨터 단층촬영(CT) 기술로 시조새가 특수한 안쪽 2차 깃털을 갖고 있었다는 사실을 새로 밝혀냈다. 이 연구 결과는 과학 저널 ‘네이처’ 5월 15일 자에 실렸다.

이번 분석에 활용된 화석은 다른 시조새 화석들과 마찬가지로 1억 5000만년 전 중생대 쥐라기 말에 형성된 독일 졸른호펜 석회암 지층에서 발견됐다. 1990년쯤 발굴돼 개인이 소장하고 있다가 2022년 시카고 필즈 자연사박물관이 인수했다. 전 세계에 있는 시조새 화석 중 14번째 표본이자, 크기는 현대 비둘기 정도로 가장 작은 것이다.

연구팀이 암석에서 화석만 따로 분리해 내기 위해 CT 스캔으로 시조새의 3차원 이미지를 분석한 결과 시조새 화석은 암석 표면 아래 3.2㎜ 깊이에 묻혀 있었다. 또 자외선 분석을 통해 발가락과 발바닥 비늘 같은 연한 조직까지 그대로 남아 있는 것이 확인됐다.

조사 결과 시조새의 양쪽 날개에는 특수한 안쪽 2차 깃털인 ‘터셜 깃털’이 있는 것으로 밝혀졌다. 시조새는 깃털을 가진 최초의 공룡도 아니고 날개를 가진 최초의 공룡도 아니지만, 깃털을 사용해 비행했던 가장 오래된 공룡으로 알려졌다. 시조새를 제외하고 날개를 가진 공룡 중에서는 터셜 깃털을 가진 것은 아직 발견되지 않았다. 시조새는 매우 긴 날개뼈를 갖고 있는데, 여기에 1차 깃털과 터셜 깃털이 있어 양력을 형성할 수 있는 완벽한 공기역학적 구조를 가진 것으로 이번에 새로 확인됐다.

또 머리뼈와 척추 사이에는 한 쌍의 ‘프로아틀라스’라는 뼈가 있는 것이 관찰됐고 알려진 것과 달리 머리뼈는 덜 단단하고, 꼬리는 더 긴 것으로 나타났다. 연조직 분석 결과 날개에 붙은 작은 손가락뼈는 사람처럼 자유롭게 움직일 수 있었으며, 발바닥 모양은 지상을 걸을 때도 문제없을 정도였던 것으로 분석됐다. 이는 시조새가 지상에서 많은 시간을 보냈고, 원숭이처럼 나무를 오를 수도 있었으며, 나무 위에 집을 짓고 생활했을 것이라는 증거라고 연구팀은 설명했다.

이번 연구를 주도한 징마이 오코너 필즈 자연사박물관 박사는 “이번에 밝혀진 사실을 포함해 시조새 연구로 현대 조류의 진화와 생태학적 비밀을 풀어낼 수 있을 것”이라고 말했다.