약 2억 9800만 년 전 고생대 석탄기 지층에서 지금까지 학계에 보고된 적 없는 새로운 종의 곤충 유충(유체) 화석이 모습을 드러냈다. 포르투갈 포르투 대학교 자연과학대학(FCUP, 포르투갈의 국립 고등교육 및 연구기관) 소속 과학자들이 포함된 국제 공동 연구진은 지난 10월 14일 수요일 포르투갈 북부 아베이루현 페장(Pejão) 지역에서 발굴한 이 희귀 표본의 분석 결과를 공식 발표했다. 해당 화석은 오늘날의 잠자리 유충과 비슷한 외형을 지녔으며 당대 암석 기록에서 처음 확인되는 미지의 생물종이다.
이번 표본을 처음 찾아낸 인물은 포르투 대학교 자연과학대학에서 지구과학 박사 학위를 받은 사라 실바(Sara Silva) 연구원이다. 그는 파라두사(Paraduça) 광산의 옛 노천 탄광 일대에 분포한 상부 석탄기 셰일(진흙이 굳어 형성된 퇴적암) 지층에서 현장 조사를 진행하던 중 암석에 찍힌 곤충의 흔적을 수습했다. 실바 연구원은 정확한 종 동정을 위해 화석 전문가인 엘레나 코우투(Helena Couto) FCUP 명예교수 겸 지구과학연구소(ICT) 연구원에게 협력을 요청해 정밀 분석에 착수했다.
코우투 교수는 대학 측이 배포한 공식 성명을 통해 “석탄기 지층에서 곤충의 유충 화석이 발견되는 사례는 매우 드물다”고 설명했다. 이어 그는 “곤충의 분류 체계는 대개 성충 화석을 기준으로 정의되기 때문에 유충 단계의 표본만으로는 공통 조상을 공유하는 특정 생물 집단에 귀속시키기가 상당히 까다롭다”고 덧붙였다.
현생 잠자리 유충과 닮은 외형 및 수중 생활의 흔적
파라두사 광산에서 나온 이 고대 곤충은 현생 잠자리목(Odonata) 잠자리과(Libellulidae)에 속하는 유충들과 형태학적으로 뚜렷한 유사성을 보인다. 부피가 큰 복부와 몸 앞쪽을 향해 뻗어 있는 커다란 뒷다리의 구조 및 배치는 이 생물이 유충 시기에 물속에서 서식했을 가능성을 뒷받침한다.
암석 표면에 남은 화석 구조에서 발달한 날개가 전혀 관찰되지 않는다는 점은 이 개체가 성충으로 탈피하기 전인 어린 유충 단계에서 폐사했음을 입증한다. 연구진이 광산 현장에서 수거한 표본의 물리적 보존 상태와 계측치는 네 가지 핵심 데이터로 요약된다.
- 몸통의 대략적인 길이: 약 10밀리미터.
- 육안으로 확인 가능한 신체 부위: 8개의 복부 마디, 다리 파편 일부, 복부 끝부분에 달린 짧은 감각 돌기인 미모(cercos).
- 암석 내 보존 형태: 2개의 외부 몰드(생물체의 바깥 윤곽이 암석에 찍혀 남은 화석).
- 표본의 추정 연대: 약 2억 9800만 년 전.
논문 저자들의 대조 분석 결과 이러한 신체적 특징의 조합은 현재까지 과학계에 알려진 고생대 곤충 유충 화석 중 어느 것과도 일치하지 않았다. 이는 해당 지질 시대의 고생물학 기록에 존재하지 않았던 완전히 새로운 종이 실재했음을 보여주는 실물 증거다.
멸종된 파올리이다목 분류 가설과 유럽 3개국 공동 연구
어린 유충의 형태를 기존에 등록된 성충 화석과 직접 연결하기 어려운 한계 속에서 연구팀은 진화 계통수 내 위치를 특정하기 위해 두 가지 분류학적 가설을 세웠다. 첫 번째는 이미 멸종된 집단인 파올리이다목(Paoliida)에 속한다는 분석이며, 두 번째는 몸통에 대한 뒷다리의 상대적 위치 유사성을 근거로 석탄기 후기인 펜실베이니아기부터 기록이 나타나는 강도래목(Plecoptera)과의 연관성을 염두에 둔 시각이다.
연구진은 학술 논문과 대학 측 발표 자료를 통해 “짧은 미모, 길고 튼튼한 넓적다리마디(대퇴골)를 갖춘 뒷다리, 그리고 측면 부속지가 없는 길쭉한 복부 형태는 멸종된 파올리이다목으로 분류된 유충들과 가장 큰 친연성을 보여주며 현재로서 가장 유력한 가설”이라고 밝혔다.
포르투갈에서의 대중 공개에 앞서 동료 심사를 마친 이번 발굴 보고서에는 유럽 3개국 학자들이 공동으로 참여했다. 해당 학술 논문의 서지 정보와 국가별 참여 연구진 명단은 다음과 같다.
- 논문 원제: A new enigmatic insect nymph from the Pennsylvanian Douro Basin, Paraduça Mine, Portugal.
- 게재 학술지: 국제 지질학 및 고생물학 저널 Neues Jahrbuch für Geologie und Paläontologie – Abhandlungen(제318권 1호).
- 학술지 발행일: 2026년 9월 15일.
- 포르투갈 측 저자: 사라 실바(FCUP), 엘레나 코우투(FCUP 및 지구과학연구소).
- 독일 측 저자: 토르스텐 바플러(Torsten Wappler) 고생물학자 겸 곤충학자(다름슈타트 헤센 주립박물관 자연사 부서장 및 본 대학교 겸임교수).
- 프랑스 측 저자: 앙드레 넬(André Nel) 곤충학자(파리 국립자연사박물관 MNHN, 국립과학연구센터 CNRS 및 소르본 대학교 소속).
최대 3억 2300만 년 전 육상 생태계를 간직한 도루 석탄 분지
실바 연구원이 곤충 화석이 담긴 암석을 채취한 파라두사 광산은 아베이루현 카스텔루드파이바(Castelo de Paiva) 자치구에 자리한 페장 광업 단지(Complexo Mineiro do Pejão)의 일부다. 이 구역은 포르투갈 북부에 펼쳐진 도루 석탄 분지(Bacia Carbonífera do Douro)에 속하며, 이곳은 상부 석탄기(펜실베이니아기 중에서도 후기 단계인 그젤절)의 대표적인 대륙 지질 기록을 보존하고 있는 핵심 지역이다.
고생대의 이 시기는 지금으로부터 약 3억 2300만 년 전에서 2억 9800만 년 전 사이에 해당한다. 분지 내 셰일 지층은 당시 육상 동물상과 식물상의 흔적을 고스란히 품고 있으며, 페장 광업 단지의 석탄 채굴 작업이 1994년에 전면 중단되기 전까지 광물 굴착 지점들을 통해 관련 지층에 대한 접근이 이루어졌다.
최종 종 확정을 위한 기관 분화 흔적 및 추가 표본 탐색
파라두사 광산에서 발굴된 이 신종 곤충의 최종적인 분류학적 위치는 아직 완전히 확정되지 않은 상태로 남아 있다. 멸종된 파올리이다목과의 유사성이 분석의 선두를 차지하고 강도래목과의 비교가 그 뒤를 잇고 있으나, 현재 확보된 화석 표본이 불완전해 단정적인 결론을 내리기에는 한계가 있기 때문이다.
곤충의 몸속에서 공기를 전달해 호흡을 돕는 관 조직인 기관(traqueias)은 신체 전체는 물론 날개 내부까지 뻗어 나간다. 이에 따라 포르투 대학교와 독일, 프랑스 공동 연구진은 머리의 세부 구조와 유충의 날개 돋움 흔적(시원기) 내부에 남은 기관 분화 자국을 직접 관찰할 수 있도록 보존 상태가 한층 온전한 추가 표본을 찾기 위해 현장 탐사를 이어갈 계획이다.
