차가운 음식을 먹거나, 스케일링해보면 치아가 얼마나 민감한지 알 수 있다. 치아의 민감성은 음식을 물고 씹는 것은 물론 온도, 압력에 반응하며, 통증에 대한 중요한 정보를 제공한다. 그런데, 외부 자극에 민감한 이런 치아의 기능이 사실은 물속에서 생활하던 고생물의 두꺼운 겉껍질에서 비롯됐다는 연구 결과가 나와 눈길을 끈다.

미국 시카고대, 존스홉킨스대 의대, 하버드대, 캘리포니아 리버사이드대, 미주리 주립대, 시카고대, 캐나다 토론토대 공동 연구팀은 찬 것을 먹었을 때 치아가 시린 이유는 고대 물고기로부터 진화한 결과라고 26일 밝혔다. 이 연구 결과는 과학 저널 ‘네이처’ 5월 21일 자에 실렸다.

고생물학자들은 치아가 고대 물고기의 갑옷 같은 외골격의 울퉁불퉁한 구조에서 진화했다고 믿어왔지만, 그 목적은 정확히 밝혀내지 못했다.

연구팀은 화석 기록에서 가장 초기 척추동물을 찾기 위한 연구를 수행 중에 치아의 기원을 발견하게 됐다. 연구팀은 약 4억 8500만~5억 4000만 년 전 시기인 캄브리아기 화석 표본으로 척추동물 특징을 나타내는 단서를 찾기 위해 고해상도 CT 촬영을 했다. 연구팀은 캄브리아기 화석 중 하나로 초기 물고기에 해당하는 아나톨레피스 표본에서 외골격 내부에 상아질이 존재한다는 것을 발견했다.

연구팀은 다양한 고생물 화석과 현대의 게, 달팽이, 딱정벌레, 따개비, 상어, 홍어, 수족관 속 관상용 물고기까지 모든 표본을 CT 촬영했다. 그 결과, 척추동물의 상아질과 비슷한 기관은 무척추 절지동물의 감각기관과 유사한 것이 발견됐다. 또, 현대 물고기들도 치아와 같은 구조인 소치를 갖고 있는데, 소치가 사람의 치아처럼 신경과 연결돼 있다는 것이 확인됐다.

이에 대해 연구팀은 치아 생성에 대한 가설을 두 가지 내놨다. 치아가 먼저 생겨났고, 나중에 외골격으로 적응됐다는 ‘내부에서 외부로’(inside-out) 가설과 외골격에서 발달한 민감 구조가 동물들이 같은 유전적 도구를 사용해 치아를 만들었다는 ‘외부에서 내부로’(outside-in) 가설이다.

연구를 이끈 닐 슈빈 시카고대 교수(진화 생물학)는 “초기 생물을 생각해 보면 두꺼운 갑옷 같은 외골격을 갖고 물속을 헤엄치며 다니는 동물들도 외부 변화를 감지해야 할 필요가 있었을 것이며, 이 능력은 생존에 있어서 중요한 기능이었을 것”이라며 “이것이 생물들의 동일한 진화 과정을 거쳐 치아로 발전했을 가능성이 크다”라고 말했다.