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지구 생명 연대기: 에디아카라 낙원의 시작과 종말
https://m.dcinside.com/board/dino/104260 1부에서 다룬 다세포 생명체의 결성 이후, 캄브리아기 대폭발이 일어나기 전까지의 대서사시를 이어가겠음.2부는 행성 전체의 화학적 격변이 어떻게 동물의 설계를 완성했는지를 다룸. 단순히 시간이 흘러 진화한 것이 아니라, 모두 이유가 있어서 그런 모양으로 진화한거임!0. 서막: 35억 년의 지배자, 미생물 매트지난글에서 깜빡한 중요 한 존재를 소개 못했는데 동물의 등판 이전에 수십억 년간 지구 바다를 지배했던 녀석들을 알아봐야함기원 (약 35억 ~ 37억 년 전): 미생물 매트는 지구상에서 가장 오래된 생태계임. 호주 필바라 크라톤 등에서 발견되는 스트로마톨라이트가 바로 이들이 화석화된 증거임.구성 - "남세균이 만든 도시": 미생물 매트는 여러 미생물이 층을 이루어 사는 복합 미생물 공동체임. 햇빛이 닿는 최상층에서 남세균이 광합성을 통해 산소와 유기물을 공급했고 다른 미생물들은 이것을 받아먹으며 만든 점액층임역할: 이들은 수십억 년 동안 지구 바다 밑바닥을 독점하며 산소와 점액을 뿜어냈고 얘네가 뿜어낸 점액에 퇴적물을 고정됨. 즉, 동물이 나타나기 훨씬 전부터 지구의 화학적 기초를 닦아놓은 '지구의 조경사'라는거.이 끈적한 점액층이 있었기에 훗날 초기 동물들이 미끄러지지 않고 정착할 수 있는 '안식처'가 마련된 것임.감사합니다 녹조라떼1. 토노스기 (약 10억 ~ 7억 2,000만 년 전): 동물의 본격적인 등장과 산소 혁명필로조아가 서로 크로스~ 한 증거가 화석으로 등장한 시기! 분자 시계와 최신 화석 증거들은 이미 이 시기에 동물의 기초가 생겨났다는걸 보여줘그리고 이산화탄소가 가득한 대기가 점점 산소가득으로 변해가던 시기이기도 해.① 최초의 후생동물: 오타비아 안티쿠아 (Otavia antiqua)대표 생물: 오타비아 (Otavia antiqua)서사: 토노스기 지층에서 발견된 오타비아는 약 8억 9,000만 년 전에도 이미 동물이 존재했음을 보여주는 증거임. 깃편모충에서 동물로의 진화는 이미 이 시기에 완료되었을 것으로 추정됨. 분자 시계 측정값(약 9억 년 전)과 일치한다는 점에서 매우 유력한 초기 동물 후보임.화석의 모습② 생물학적 산소 혁명과 캔필드 대양(Canfield Ocean)환경 변화: 당시 바다는 산소가 거의 없는 '캔필드 대양(Canfield Ocean)'였음. 하지만 초기 동물들이 이 환경을 뒤바꿈.해면의 정화: 초기 해면들이 남세균(Cyanobacteria) 시체를 먹어 치우며 호기성 세균의 번식을 억제했음.해조류의 침강: 다세포 해조류들의 무거운 사체가 바다 깊은 곳으로 가라앉으며 수면 근처의 산소 소모를 줄였음. 이 생물학적 작용들이 맞물려 산소 농도가 급증했고, 이는 이후 에디아카라 동물군이 탄생할 수 있는 강력한 엔진이 되었음.2. 눈덩이 지구의 기적: 조직과 소화계의 탄생 (크리오스기, 약 7억 2,000만 ~ 6억 3,500만 년 전)이 시기의 지구는 말그대로 꽁꽁 얼어붙어서 커다란 눈덩이 그 자체였음 겉으로 봐선 그냥 적도까지 싹다 눈덩이야 어휴;; 아무 변화 없어보이는 얼음행성. 하지만 빙하속에선 다양한 생물들이 아주 활발하게 변화에 변화를 거듭했지.③ 덩치의 함정과 조직(Tissue)의 탄생: 확산의 한계를 이겨내다크고 아름다운 성장: 빙하기와 해빙기가 반복되며 농축된 영양 염류와 높아진 산소 농도는 생물들이 크고 아름답게 자라날 수 있는 환경을 만들었음. 특히 콜라겐(Collagen) 생성이 활발해지며 세포들이 단단히 결합할 수 있게 되었음.확산의 난관: 허나 몸집을 키우던 생물들은 곧 거대한 난관을 만나게 됨. 몸이 커질수록 산소와 영양분을 몸 안쪽까지 전달하기 힘든 '확산의 한계'에 부딪힌 것임.해결사, 진정후생동물(Eumetazoa): 이 한계를 극복하기 위해 등장한 것이 바로 진정후생동물임. 이들은 세포마다 역할을 나누어 전문화된 '조직(Tissue)'을 발명하여 영양을 나르고 신호를 전달하는 시스템을 구축했음.소화계의 시초: 이 시기에 외부의 유기물을 가두고 녹여 흡수하는 최초의 주머니 형태인 위수강(Gastrovascular cavity)이 생겨났음. 비록 입과 항문이 하나인 구조였지만, '조직적으로 소화하는' 단계로의 진입이었음.진정후생생물인 Arborea arborea의 화석 3. 에디아카라기 초기: "기하학적 혁명, 대칭 설계도의 탄생" (6억 3500만 년 전 ~ 5억 4100만 년 전)눈덩이 지구가 끝나고 지구가 따뜻해지자(약 6억 3,500만 년 전), 바다는 기묘한 생물들의 낙원인 '에디아카라 정원(Garden of Ediacara)'이 되었음.피식자도 포식자도 없이 사방에 널린 영양분을 먹으며 노니는 낙원딱딱한 빙하가 녹고 펼쳐진 드넓은 바다. 조직도 만들었겠다 이 조직을 어떻게 업그레이드 해나갈까? 동물들은 이제 다양한 시도를 시작했음!④ 방사대칭동물 (Radiata): 360도 전방위 감시 체제특징 및 배경: 바다에 둥둥 떠 있거나 한곳에 붙어 사는 생물들에겐 모든 방향이 공평했음. 사방에서 오는 먹이나 위험을 두루 감지해야 했기에, 이들은 몸을 360도 모든 방향을 감시할 수 있는 '레이더' 형태로 배치했음. 이것이 바로 방사대칭임.주역들: 유즐동물(Eoctenys)과 최초의 근육 조직 화석인 자포동물 하오오티아(Haootia)가 대표적임. 이들은 정교해진 조직을 바탕으로 평화롭게 유기물을 흡수했음.[추가] 누가 죄인시조 인가~ 유즐동물 기저설 (최신파): 2023년 대린 슐츠(Schultz et al.) 연구에 따르면, 염색체 수준의 유전자 연관(Synteny) 분석 결과 신경계가 있는 유즐동물(빗해파리)이 해면보다 먼저 갈라졌음이 확정됨.의의: 동물은 먼저 유즐동물과 미리아조아(Mirazoa)로 분화했고, 미리아조아 내에서 다시 해면동물과 파라혹스조아(ParaHoxozoa)가 갈라졌음. 이는 동물이 신경계를 두 번 독립적으로 발명했거나, 해면이 나중에 신경을 퇴화시켰다는 놀라운 가능성을 시사함.⑤ 진화의 실험: 판형동물(Placozoa)의 '샌드위치 전략'특징: 털납작벌레(Trichoplax adhaerens)로 대표되는 이들은 입도 항문도 없음. 위아래 두 겹의 세포 층 사이에 액체가 찬 '샌드위치' 구조로 바다속 점액층 위를 기어 다니며 소화액을 뿜어 흡수함. 뇌는 없지만 집단으로 움직이는 원시적 모델임.먹이를 먹는 털납작벌레의 모습4. 좌우대칭동물(Bilateria)과 설계 총감독 Hox유전자의 등장(약 5억 8,000만 ~ 5억 6,000만 년 전)단순히 가만히 앉아 기다리는 게 아니라, 직접 먹이를 찾아 나서기로 한 우리 조상들은 몸에 방향성을 부여해야 했음. 전진과 후진 즉 앞과 뒤가 생긴거임. 하지만 아무것도 없이 나아간다? 비효율적이잖어 직진만 할 수도 없잖아 그렇게 앞과 뒤 , 오른쪽 왼쪽 구분할 필요성이 생겼어자포동물이나 유즐동물들은 가만히 떠있지만 우리 조상들은 모험을 선택한거야.⑥ 좌우대칭동물 (Bilateria): 능동적 삶과 '앞뒤'의 발명특징 및 배경: 전진하는 방향에 감각 기관을 집중시키는 '두화(Cephalization)' 현상이 일어났고, 감각기가 몰린 부분은 자연스럽게 '앞(머리)'이 되었으며 그 반대 부분은 당연하게도 '뒤(꼬리)'가 되었음.설계 총감독, Hox 유전자: 이 시기에 Hox 유전자군이 본격적으로 활약함. 이는 배아 단계에서 "여기는 머리, 여기는 꼬리"라고 좌표를 찍어주는 '몸의 지도' 역할을 함. 이 유전적 지도가 완성되면서 동물은 비로소 앞뒤와 좌우를 명확히 구분하고 복잡한 신체 기관을 제자리에 배치할 수 있게 됨.주역들: 최초의 좌우대칭동물 중 하나인 이카리아 워리오오티아(Ikaria wariootia)와 팬케이크 모양의 디킨소니아(Dickinsonia)가 좌우대칭동물의 선조임.디킨소니아의 화석5. 몰락한 낙원, 피식자와 포식자로 나뉘는 동물 (약 5억 6,000만 ~ 5억 4,100만 년 전)수억 년간 이어져 온 평화로운 낙원은 이제 서서히 끝을 보이기 시작함. 변화한 환경에 맞서 동물들은 살아남기위해 새로운 전략을 짜야만 했음.⑦ 혐기성 세균의 쇠퇴와 '화학적 방어막'의 붕괴배경: 대형 조류들이 뿜어낸 산소가 바다 밑바닥까지 침투하자, 산소를 싫어하는 혐기성 세균들이 떼죽음을 당함.결과: 혐기성 세균이 뿜어내던 독성 물질(황화수소 등)이 사라지자, 그동안 이 독성 물질 덕분에 포식자의 접근으로부터 안전했던 에디아카라 생물들이 무방비 상태로 노/출됨. 낙원의 담장이 무너진 것임.⑧ 최초의 사냥과 클라우디나(Cloudina)의 혁명사냥의 시작: 방어막이 걷히자 산소 에너지를 가득 충전한 신형 동물들이 공격을 시작함. 중국에서는 구멍뚫린 클라우디나 화석이 발견되었는데 이것은 누군가 먹잇감의 껍데기를 뚫고 속살을 파먹기 시작했음을 증명함.경쟁: 이제 "그냥 가만히 누워서 흡수하는" 전략은 자살 행위가 됨. 더 단단한 껍데기를 만들거나, 더 빨리 도망쳐야 하는 죽음의 레이스가 시작됨.⑨ 좌우대칭동물의 대분기: 신장동물 vs 진무체강형동물산소 에너지가 넘쳐나자, 좌우대칭동물 가문은 생존 전략에 따라 두 거대 파벌로 영원히 찢어졌음.진무체강형동물문 (Xenacoelomorpha): 여전히 정원의 평화로운 방식을 고수하며 단순함을 유지한 팀임. 장이 없거나(무장동물Acoela), 항문이 없는(진와Xenoturbella) 원시적인 설계를 끝까지 고집했음. (이들은 오늘날까지도 아주 소수만 살아남아 진화의 화석으로 존재함)신장동물 (Nephrozoa): 진화의 가속 페달을 밟은 팀임. 격렬한 활동을 위해 노폐물을 빠르게 처리할 고성능 배설계(Nephridia)를 장착했음. 이 배설계 덕분에 신장동물들은 먹으면서 싸는게 가능해짐. 더 많이 먹고 더 격렬하게 움직이는 '고성능 기동 병기'로 거듭남. (또 명암을 구분할 수 있는 시세포유전자가 이때 생김. 단 복잡한 눈의구조는 아님)⑩ 사라져가는 점액층과 생물학적 혁명바닥의 혁명: 신장동물들이 먹이와 은신처를 찾아 미생물 매트(점액층)를 뚫고 아래로 파고들기 시작함 (생물 교란 발생!).정원의 종말: 바닥을 뒤엎자 매트 하부로 산소가 유입되어 남아있던 혐기성 세균들에게 결정타를 날렸고, 수억 년간 바다를 고정하던 점액 카페트가 갈기갈기 찢어짐. 바닥은 이제 부드러운 진흙탕으로 변했고, 정원의 주인들은 살 집(바닥)을 잃고 멸종함.6. 운명의 대선택: 선구동물 vs 후구동물 (약 5억 5,000만 년 전)산소 에너지가 넘쳐나자, 좌우대칭동물(신장동물)은 생존 전략에 따라 두 파벌로 영원히 찢어져. 입이 먼저냐 항문이 먼저냐 그 차이 이지.1. 선구동물 (Protostomia): 입이 먼저 생기는 팀. 바닥 자원을 지키기 위해 갑옷(껍질) 테크를 탔어. (훗날 곤충, 달팽이의 조상)대표 조상: 킴베렐라 콰드라타 (Kimberella quadrata) - 에디아카라기에 살았던 초기 선구동물(연체동물형)로, 바닥을 긁어먹으며 이동한 흔적을 남긴 이 계통의 전설적인 화석이야.화석의 모습2. 후구동물 (Deuterostomia): 항문이 먼저 생기는 팀. 바닥 싸움에서 밀려나 기동성(척삭) 테크를 타고 바다 중간층으로 도망쳤어. 이게 훗날 공룡, 인간의 조상이 돼.대표 조상: 윈나노조온 리비둠 (Yunnanozoon lividum) - 최근 2022년 연구를 통해 가장 원시적인 형태의 후구동물(또는 줄기군 척추동물)로 재확인되었어. 아가미궁 구조가 보존된 이 화석은 척추동물 진화의 핵심 열쇠야.이렇게 둘로 나뉜 동물군은 이제 고생대 바다에서 치열한 생존의 대결을 펼치는데.. 이건 다음편에 계속.[2부 요약]산소 엔진 가동: 초기 해면과 해조류가 '캔필드 대양'을 정화하며 산소 농도를 폭발시킴.조직의 탄생: 눈덩이 지구의 시련 속에서 '확산의 한계'를 깨기 위해 전문화된 세포 조직과 위수강을 발명함.기하학적 실험: 방사대칭(전방위 감시)과 유즐동물 특유의 신경망 시스템이 정립되며 설계도 경쟁 시작.Hox 유전자의 지배: 앞뒤와 좌우를 결정하는 유전적 총감독 시스템을 완성해 '머리'와 '방향성'을 확보함.생태계 대전환: 최초의 능동적 사냥과 미생물 매트를 뒤엎는 '농업 혁명'으로 정원의 평화가 종식됨.위대한 대분기: 갑옷을 두르는 '선구동물'과 척추의 길을 택한 '후구동물'이 갈라져 캄브리아기 대결전을 준비함.[TMI] 못다한 이야기 (약혐? 있음)① 인류 조상인 줄 알았는데... 사코리투스(Saccorhytus coronarius)2017년 첫 발견 당시만 해도 이거 아가미 아님? 척삭동물 조상이다! 그랬는데 2022년에 아가미라고 생각했던 구멍이 그냥 부러진 '가시'의 흔적으로 밝혀지며, 곤충이나 게가 포함된 탈피동물(벌레 쪽)의 조상으로 확정됨.② 단세포의 반격: 유각변형충 (Arcellinida)내용: 다세포 동물이 조직을 만들 때, 단세포 진영에서는 단단한 껍질(피각)을 만드는 하드웨어 실험을 먼저 수행했음. 비록 단세포지만 자신을 보호하는 독자적인 생존 전략을 보여준 흥미로운 사례임.③ 육지에 도전하는 원시 균류: 가나라케 (Ganarake scalaris)발견: 약 6억 3,500만 년 전(에디아카라기 극초기), 눈덩이 지구가 끝나자마자 나타난 수수께끼의 생물임.정체: 2022년 연구에 따르면, 가나라케는 균류(Fungi)와 조류(Algae)가 합쳐진 원시적인 지의류(Lichen) 형태였을 것으로 보임.의의: 동물이 바다에서 번성할 때, 이들은 이미 육지의 메마른 퇴적물(로스 황토)에 뿌리를 내리고 있었음. 암석을 풍화시켜 유기물을 만들고 토양을 고정하는 '지구의 조경사' 역할을 수행했음. 이들의 도전이 없었다면 훗날 식물과 동물은 육상으로 올라오지 못했을지도 모름.다음 예고 - 3부: [36개 설계도의 대결전] 갑옷 군단의 지배와 척삭 게릴라의 생존기현재 여기까지 옴지난 시리즈 궁금해 하는 사람들 있는데.. 사실.. 글은 쓰면서 요령이 생기는법 초창기 글은 참 부끄러움 [시리즈] 복족류의진화과정 · [추가]육상달팽이의 진화과정(고생대~현생대) · 해양달팽이의 진화과정 1편 (고생대 초중반) · [추가]해양달팽이의진화 2탄 (~중생대) · [추가]해양달팽이의 진화 그리고.. 3탄 (신생대) · 복족류 진화 (번외편): 복족류란 틀을 부숴버린 녀석들 · [시즌2]복족류의 진화 병안목의 등장과 종분화 · [추가]복족류의 진화 S2-2 환경이 변화 시키는 육지 달팽이들 · 복족류의 진화(시즌2-3)민물로 진출한 복족류들 · 복족류의 진화과정 S2-4 바다에 남아 독하게 무장한 복족류 · 복족류의 진화과정 s2-5 바다 속의 복족류들(갯민숭달팽이등) · 복족류의 진화과정 번외편 2탄 기괴한 복족류들의 생태 · [수정끝]복족류의 진화과정 3-1 복족류의 짝짓기 · 복족류의 진화과정 3-2 복족류의 어린시절
작성자 : 순수한그자체고정닉
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