고려대학교 연구팀이 약 1억1800만 년 전 육식공룡의 이빨을 원자 단위로 분석해 공룡의 먹이와 서식지, 이동 경로 등을 보다 정확하게 복원할 수 있는 새로운 분석법을 제시했다.

고려대학교는 신소재공학부 김세호 교수 연구팀이 서울대 기초과학연구원 이성진 박사, 독일 막스플랑크 친환경소재연구소 장규선 박사와 공동으로 약 1억1800만 년 전 백악기 카르카로돈토사우루스과 육식공룡의 이빨을 원자 단위로 분석해 공룡의 생활사를 복원할 수 있는 기반을 마련했다고 밝혔다.

공룡의 이빨에는 생전에 먹었던 음식과 마셨던 물, 생활했던 지역에 대한 정보가 남아 있다. 탄소(C)와 질소(N) 동위원소는 먹이와 먹이사슬 위치를, 스트론튬(Sr)은 생활 지역과 이동 경로를 추적하는 데 활용된다. 칼슘(Ca)과 산소(O) 동위원소 역시 식생활과 당시 생태·기후환경을 파악하는 단서가 된다.

하지만 화석은 수천만 년 동안 지하에 묻혀 있으면서 지하수와 주변 광물의 영향을 받아 원래의 화학 정보가 변질되는 경우가 많아 생전 정보를 정확히 구분하기 어려웠다.

연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 고려대에 구축된 원자탐침단층현미경(APT)을 활용해 경남 하동 주지섬 하산동층에서 발견된 약 1억1800만 년 전 공룡 치아 화석을 분석했다. 원자탐침단층현미경은 시료에서 원자를 하나씩 떼어내 원소의 종류와 위치를 원자 단위의 3차원 지도로 구현하는 첨단 분석기술이다.

분석 결과 치아의 가장 바깥층인 법랑질은 원래의 결정 구조를 비교적 잘 유지한 반면, 내부 조직인 상아질은 화석화 과정에서 지하수와 주변 광물의 영향을 크게 받은 것으로 확인됐다.

특히 연구팀은 법랑질 내부에서 공룡이 살아 있을 당시의 화학 정보가 보존된 영역과 화석화 과정에서 변질된 영역을 원자 수준에서 구분하는 데 성공했다.

기존에는 이러한 영역을 구분하지 않고 함께 분석하는 경우가 많아 공룡의 먹이와 생활환경, 이동 경로 등에 대한 해석이 달라질 가능성이 있었다. 연구팀은 이번 연구를 통해 생전 정보가 보존된 부분만 선별해 분석할 수 있는 새로운 방법을 제시했다고 설명했다.

연구팀은 앞으로 원자 단위 분석과 고정밀 동위원소 분석기술을 결합하면 공룡의 먹이와 생활지역, 이동 경로는 물론 당시의 생태환경까지 더욱 정확하게 복원할 수 있을 것으로 기대했다. 우라늄(U)과 납(Pb) 동위원소가 충분히 보존된 화석의 경우에는 화석 형성 시기와 지질학적 연대를 직접 측정하는 연구로도 확장될 수 있을 것으로 전망했다.

이번 연구 결과는 현미경 분야 국제학술지 Microscopy and Microanalysis에 지난 21일 온라인 게재됐다.



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