생물 96% 사라진 ‘3차 대멸종’ 시대… 파인애플은 어떻게 살아남았을까
유용하 기자
수정 2026-04-22 23:43
입력 2026-04-22 17:56
최악의 대재앙서 ‘생존 전략’ 비결
석송류의 특별한 ‘CAM 광합성’3차 대멸종 전후 평균기온 40도
밤에 CO₂를 유기산 형태로 저장
낮에 기공 닫고 CO₂활용 광합성
수분 손실 획기적으로 줄여 생존
사이언스 제공
지구 탄생 이후 지금까지 5번의 대멸종이 있었다. 1차 고생대 오르도비스기 대멸종, 2차는 고생대 데본기 후기 대멸종, 3차는 페름기 대멸종, 4차는 중생대 트라이아스기 대멸종, 5차 백악기 대멸종이다. 많은 사람이 대멸종하면 떠올리는 것은 소행성 충돌로 공룡들이 순식간에 사라진 5차 대멸종이다. 그러나 최악의 대멸종은 전체 생물종의 최대 96%가 사라진 3차였다.
사상 최악의 대멸종에도 분명히 살아남은 생물종이 있다. 그 비결은 뭘까.
영국 리즈대, 버밍엄대, 브리스톨대, 노팅엄대, 중국 지질대, 티베트고원 연구소, 미국 캘리포니아 데이비스대(UC 데이비스) 공동 연구팀은 2억 5200만 년 전 발생한 제3차 대멸종에 살아남은 식물을 분석해 본 결과 특수한 광합성 방식 덕분이라고 22일 밝혔다. 이 연구 결과는 생명과학 분야 국제 학술지 ‘네이처 생태·진화학’ 4월 21일 자에 실렸다.
3차 대멸종의 방아쇠를 당긴 것은 대규모 화산 폭발이었다. 현재의 시베리아 지역에서 발생한 화산활동은 대기 중 이산화탄소 농도를 급격하게 끌어올렸고 지구 온난화, 해양 산소 고갈과 산성화가 연쇄적으로 발생해 웬만한 생물들은 살 수 없는 환경이 됐다. 동물뿐만 아니라 식물도 대형종들은 소멸하고 단순한 식물 군락이 살아남아 빈자리를 채웠다. 대표적인 것이 석송류다. 소형 원시 식물인 석송류는 대멸종 직후의 중생대의 초기 트라이아스기(2억 5100만~2억 4600만 년 전) 생태계를 지배했다.
연구팀은 중국 남서부에서 발굴한 석송류 화석 285점과 이전 연구들에 활용된 화석 200점의 형태와 탄소동위원소 신호를 분석했다. 그 결과, 이 고대 식물들은 같은 지층에서 발견된 다른 식물 화석에 비해 탄소-13 비율이 상대적으로 높은 것으로 확인됐다. 이는 ‘크라슐라산 대사’라고 불리는 CAM 광합성이 활성화될 때 나타나는 특징이다.
위키피디아 제공
일반적인 식물은 낮 동안 기공을 열어 이산화탄소를 흡수하지만 이 과정에서 수분도 증산되기 때문에 극한의 고온·건조 환경에서 살아남기 어렵다. 그러나 CAM 광합성 식물은 기온이 떨어지는 밤에 기공을 열어 이산화탄소를 유기산 형태로 저장한 다음 낮에는 기공을 닫고 저장해 둔 이산화탄소를 이용해 광합성을 진행한다. 그 덕분에 수분 손실을 획기적으로 줄이면서도 광합성 효율은 유지할 수 있다는 장점이 있다. 선인장, 파인애플, 돌나물과 식물 등이 대표적인 CAM 식물이다.
연구팀은 3차 대멸종 전후 기후 시뮬레이션을 한 결과 당시 일(日) 최고기온은 1년 내내 평균 40도를 넘었으며, 일부 지역은 65도까지 오른 것으로 나타났다. CAM 광합성 능력이 없는 식물은 살아남을 수 없는 환경이었다.
연구팀은 이번 연구가 단순히 고생물학 성과에 그치지 않는다고 지적했다. 대기 중 이산화탄소 농도 급증과 그에 따른 온난화라는 조건이 3차 대멸종 당시와 현재가 놀랍도록 닮아 있기 때문이다.
연구를 이끈 젠 슈 영국 리즈대 교수(고식물학)는 “CAM 광합성이 극한 환경에서 반복적으로 진화해 온 ‘생존 전략’이라는 점은 미래의 기후 시나리오에서 어떤 식물이 살아남을 수 있는지를 예측할 때 중요한 단서가 될 것”이라고 설명했다.
유용하 과학전문기자
2026-04-23 23면
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