공룡을 괴롭힌 고대 질병

과학자들은 다양한 공룡 질병의 숨길 수 없는 징후를 발견했으며 오늘날 살아있는 동물에게 영향을 미치는 질병과 매우 유사하다는 사실을 발견했습니다.

약 7,700만 년 전, 지금의 캐나다 앨버타 주 남동부 지역에서 폭풍우가 몰아치는 어느 날, 어떤 뿔 달린 공룡이 매우 힘든 시간을 보내고 있었습니다.

티라노사우루스와 함께 살았던 더 큰 트리케라톱스의 중형 초식 사촌인 성체 켄트로사우루스 아페르 투스 는 정강이 에 진행성 악성 골암 이 있었습니다 . 암은 몸의 다른 곳으로 퍼졌을 수 있으며 거의 ​​확실하게 말기인 것으로 생각됩니다.

하지만 이 센트로사우루스는 아마도 골암으로 죽지 않았을 것입니다. 왜냐하면 이런 일이 일어나기 전에 이 센트로사우루스와 그 무리에 속한 수천 마리의 다른 센트로사우루스가 열대성 폭풍으로 인한 것으로 생각되는 대홍수로 쓰러졌기 때문입니다.

수백만 년 후, 이 대규모 사망 사건 이후에 보존된 뼈층은 이 공룡들이 엄청난 무리를 지어 움직였다는 중요한 증거를 제공하는 데 도움이 되었습니다 . 그러나 이 특정 공룡의 골육종(소아에게서 더 흔하게 발견되고 전 세계적으로 연간 약 25,000명에서 진단되는 희귀한 악성 골암)의 진단은 2020년 에야 이루어졌습니다 . 공룡에서 악성 암이 진단된 것은 이번이 처음이었고, 이를 확인하기 위해 여러 분야의 과학자 팀이 필요했습니다.

수십 년 동안 화석을 사용하여 고대 질병과 부상을 연구하는 과학자인 고생물학자와 고생물병리학자는 일반적으로 종양이 양성이라고 생각했지만 공룡에서 암의 발견을 제안했습니다. 그러나 2020년 골육종 연구는 오늘날 인간과 동물의 질병을 진단하는 데 사용하는 유사한 전문 지식과 장비를 사용하여 공룡 질병을 진단하는 것을 목표로 빠르게 성장하는 연구 분야의 일부입니다. 유일한 차이점은 계속할 화석 만 있다는 것입니다.

펜실베이니아주 카네기 자연사 박물관의 척추고생물학 연구원 브루스 로스차일드(Bruce Rothschild)는 "이 분야는 추측으로 시작되었지만 실제로는 과학적 노력이며 우리는 과학적으로 가설을 테스트하고 기준을 개발할 수 있습니다."라고 말합니다. "공룡을 괴롭힌 질병은 본질적으로 인간이나 다른 동물에게 영향을 미치는 질병과 동일한 모양을 가지고 있는 것으로 밝혀졌습니다."

이러한 조사의 결과는 공룡이 어떻게 살았고 어떻게 죽었는지에 대해 이전에 알려지지 않았던 세부 사항을 밝히고 있습니다. 일부는 의료 전문가에게 오늘날에도 여전히 우리에게 영향을 미치는 질병에 대한 새로운 통찰력을 제공할 수 있다고 주장합니다.

 

캐나다 앨버타 주 공룡 주립공원에 있는 방대한 센트로사우루스 골격 집합체는 그들이 무리를 지어 살았음을 시사합니다(Credit: Alamy)

드문 발견

골암에 걸린 공룡을 결정적으로 진단하기 위한 사냥은 토론토 대학의 고생물학자이자 캐나다 왕립 온타리오 박물관의 큐레이터인 데이비드 에반스가 인간 혈액학자이자 맥마스터 대학 의과대학장인 마크 크로우더를 만나면서 시작되었습니다. , 캐나다. 그들은 골육종을 찾기 위해 결합된 전문 지식을 사용할 수 있다는 것을 깨달았습니다.

하지만 잠재적인 사례를 찾는 것은 쉬운 일이 아니었습니다. 화석 표본에 대한 병리학은 종종 언급되지만 실제로 큐레이팅되지는 않습니다. 이 특성에 따라 구성된다고 Evans는 말합니다. 대신 질병의 특징이 있는 뼈는 일반적으로 컬렉션 전체에 퍼져 있습니다.

McMaster University의 뼈 병리학자인 Snezana Popovich를 포함한 몇몇 다른 과학자들과 함께 캐나다 Drumheller에 있는 Royal Tyrrell Museum에서 수백 개의 뼈를 조사한 후 그들은 Centrosaurus apertus 의 정강이뼈 에서 골암의 잠재적 징후를 인식했습니다. Evans는 "Snezana가 이 뼈를 집어 들고 '이건 골암인 것 같아'라고 말했던 것을 확실히 기억할 것입니다."라고 말합니다.

뼈 끝에는 굳은살 골절로 표시된 덩어리가 있었지만 언뜻 보기에도 골암의 몇 가지 숨길 수 없는 징후가 있었습니다. 덩어리.

현재 현대 암 전문의를 포함한 8명의 의료 전문가와 4명의 고생물학자로 구성된 팀은 7700만년 된 환자의 진단을 확인하기 위해 모든 수단을 사용했습니다. 그들은 뼈를 정상적인 Centrosaurus 정강이 뼈와 확인된 골육종 사례가 있는 인간 송아지 뼈와 비교했습니다. 그러나 그들은 또한 세포 수준에서 연구할 수 있도록 생검을 만들기 위해 3D 재구성 도구 및 조직학(뼈의 얇은 절편)과 함께 X선, 고품질 컴퓨터 단층 촬영(CT) 스캔을 사용했습니다.

"그것은 우리 팀의 의사들이 인간 환자에게 [그들이 만들 것이라고] 제안한 것과 동등하게 암에 대한 긍정적인 진단을 내릴 수 있게 해주었습니다."라고 Evans는 말합니다. "우리는 실제로 뼈를 연속적으로 절단하기 시작했습니다. 무릎에서 발목까지 뼈를 통과하는 암 종양을 실제로 추적할 수 있었습니다."

과학자들은 뉴저지에서 발굴된 하드로사우르스의 팔꿈치에서 패혈성 관절염의 첫 번째 증거를 발견했습니다(Credit: Alamy)

스페인 테네리페에 있는 La Laguna 대학의 고생물학자인 Penélope Cruzado-Caballero는 이번 연구가 상대적으로 새로운 조직학 분석을 포함하여 다학제적 방식으로 병리학에 접근하는 것의 중요성을 보여준다고 말했습니다.

 

광범위한 검색

"카드 맞추기 게임"에서 단순히 공룡의 질병을 다른 질병의 예와 시각적으로 비교하는 것보다 현대 기술을 사용하여 이러한 방식으로 의학적 진단을 내리는 것이 고생물학에서 점점 보편화되고 있다고 척추동물 고생물학 큐레이터인 Cary Woodruff는 말합니다. 플로리다 주 마이애미에 있는 Phillip and Patricia Frost 과학 박물관. "비슷해 보인다고 해서 [그들이]라는 의미는 아닙니다."

Cruzado-Caballero는 최근 또 다른 가능한 골육종 사례를 기록했습니다. 이번에는 아르헨티나 파타고니아에서 발견된 7 천만 년 된 오리주둥이 초식동물인 Bonapartesaurus rionegrensis 의 발가락에 있었습니다. 그녀의 팀은 이미징 데이터와 현미경 분석, 그리고 종양을 진단하기 위해 눈에 보이는 모양에 대한 설명을 사용했습니다.

"우리의 연구는 지구 생명체의 역사를 통틀어 언제 질병이 발생하는지 이해하는 데 도움이 됩니다."라고 그녀는 말합니다.

골육종은 백악기 후기보다 더 거슬러 올라갑니다 . 고생물학자인 Yara Haridy와 Rothschild는 Evans의 팀만큼 다양한 기술을 사용하지는 않았지만 마이크로 CT 스캔을 사용하여 트라이아스기 시대의 2억 4천만년 된 줄기거북 에서 그것을 진단했습니다.

과학자들은 또한 오늘날의 악어와 새를 포함하는 파충류 동물 그룹인 다른 지배파충류 의 맥락에서 공룡 질병을 조사하고 있습니다 . 이 접근 방식은 고생물학자들이 공룡이 전체 생명 나무에 어떻게 들어맞는지를 이해하는 데 도움이 된다고 인디애나폴리스 어린이 박물관의 수석 고생물학자인 Jennifer Anné는 말합니다.

그녀의 작업에서 Anné는 종종 수의학 과학자들과 협력하여 살아있는 새와 악어에서 어떤 종류의 조건이 발견되는지 고려하여 공룡과 비교합니다. "[그것은] 거의 '고생물학자'와 같습니다."라고 그녀는 말합니다. "'좋아, 이건 동물인데 어떻게 동물로서 연구하지?'라고 말하는 것과 같습니다."

이것은 2016년에 Anné와 두 동료가 공룡에서 처음으로 패혈성 관절염 (미생물이 종종 부상 후 관절에 들어갈 때 발생할 수 있는 상태)을 진단하도록 이끈 접근 방식이었습니다.

뉴저지의 하드로사우르스(hadrosaur)는 "콜리플라워의 머리처럼 보이는" "먹어버린" 팔꿈치를 가지고 있었다고 Anné는 말합니다. 그들은 뼈 침식, 반응성 뼈 성장 및 뼈에 보이는 요소의 융합으로 인한 패혈성 관절염 진단에 도달하기 전에 통풍 및 결핵을 포함한 여러 질병을 배제했습니다.

이러한 새로운 분석은 이전 진단을 뒤집을 수 있습니다. 또 다른 예에서, 위스콘신 대학의 수의사이자 고생물학자인 이완 울프(Ewan Wolff) 가 이끄는 연구는 티라노사우르스 의 턱에서 비교적 자주 보이는 매끄러운 가장자리의 병변 세트가 이전에 그랬던 것처럼 다른 티라노사우루스과의 물린 상처가 아닐 가능성이 높다고 결론지었습니다. 제안되었지만 트리코모나스증이라고 하는 조류 기생충 감염은 현대 조류에서도 유사한 영향을 미칩니다.

그러나 때로는 수의사조차도 이러한 조사에 당황합니다. 작년에 발표된 논문 에서 Anné와 그녀의 동료들은 다른 하드로사우르스에서 발견한 특이한 병변을 설명했습니다. 그러나 그녀와 이야기를 나눈 수의과학자들은 그런 것을 본 적이 없다고 말했습니다. "나는 이것을 런던의 Royal Veterinary College에 보냈고 사람들이 그것이 무엇인지 알아 내려고 노력하면서 이것의 사진이 커피 방에 걸려 있는 것 같습니다. 왜냐하면 아무도 현존하는 동물에서도 그것을 본 적이 없기 때문입니다."

성인 Centrosaurus는 일반적으로 길이가 약 6m(19.7ft)이고 무게는 약 1,000kg(2,200lbs)입니다(Credit: Alamy)

새로운 접근법

물론 오늘날 살아있는 동물을 진단하는 것과의 차이점은 공룡의 경우 화석화된 뼈와 치아와 같은 기타 단단한 조직, 때로는 피부, 깃털 또는 머리카락에 바를 수 있는 것이 거의 없다는 것입니다. "진단의 한 부분만 뼈인 경우는 정말 어렵습니다."라고 Anné는 말합니다. "우리가 사용할 수 있는 제한된 정보, 제한된 단서가 있기 때문에 우리는 MacGyvers입니다. 우리는 이 정보를 알아내기 위해 할 수 있는 모든 것을 던집니다."

뼈는 일반적으로 생물학에서 가장 적게 연구된 부분 중 하나라고 그녀는 덧붙입니다. "반면 고생물학에서는 우리가 가진 모든 것이 뼈입니다. 그래서 우리는 뼈에 대해 모두 알고 있습니다."

화석 기록에서 어떤 종류의 질병이든 진단하는 것은 믿을 수 없을 정도로 어렵다고 Woodruff는 동의합니다. "우리는 오늘날 우리가 할 수 있는 광범위한 의료 검사에 실제로 의존할 수 없습니다... [질병]을 식별하는 방법은 근본적으로 달라야 합니다."

브라키오사우르스 와 같이 목이 긴 거대한 초식 공룡인 용각류를 전문으로 하는 우드러프는 최근 공룡 호흡기 감염을 처음으로 진단하기 위해 수의사 및 의사들과 협력했습니다 .

그는 돌리라는 이름의 1억 5천만년 된 쌍수류 용각류 표본에 대해 이상한 점을 발견했습니다. 척추에 불규칙하고 울퉁불퉁한 성장이 브로콜리 작은 꽃처럼 화석화되었습니다. "나는 내가 보고 있는 것이 정상적이지 않다는 것을 알 만큼 충분히 알고 있었지만, 내가 보고 있는 것이 무엇인지 식별할 수 있을 만큼 충분히 알지 못했습니다."라고 그는 말합니다.

그는 누군가 비슷한 것을 본 적이 있는지 또는 그것이 무엇인지 아는 사람이 있는지 묻는 사진을 소셜 미디어에 올렸고, 미래의 공동 저자를 포함하여 많은 응답을 빠르게 받았습니다. "일반적인 전문가의 대답은, 세상에, 우리는 전에 이것을 본 적이 없지만 이것은 정확히 우리가 용각류의 호흡기 감염이 어떻게 생겼는지 예측할 수 있는 것입니다."라고 그는 말합니다.

그가 모은 팀은 이러한 성장을 유발할 수 있는 모든 질병을 조사하기 시작했습니다. Woodruff는 "때때로 첫 번째 패스에서 확실하지 않은 것을 걸러내는 것이 그것이 무엇인지에 초점을 맞추는 것보다 중요합니다."라고 말합니다.

그들은 돌리의 기낭에 부착되었을 뼈의 정확한 부분에 돌출부가 있다는 것을 깨달았습니다. 오늘날의 새들에서 여전히 발생하는 공기로 채워진 구조이며 종종 호흡기 장애 기낭염을 유발하기 위해 감염 됩니다 . Woodruff는 "돌리의 진단이 기낭염이라고 제안할 수 있을 정도로 유사했습니다."라고 말했습니다. "나오는 화석 '브로콜리'는 [...] 이차 뼈 감염이었습니다."

팀이 돌리에 대한 혈액 검사를 할 수 없는 분명한 이유 때문에 무엇이 이 감염을 일으켰는지 말할 수 없습니다. 그러나 오늘날 살아있는 공룡(새)의 가장 흔한 원인은 곰팡이 포자를 흡입하는 것입니다. Woodruff는 "확률은 1억 5천만년 전에 우리 공룡에게 일어난 일일 수 있습니다."라고 말합니다. "우리는 곰팡이가 터무니없이 긴 진화의 역사를 가지고 있다는 것을 알고 있습니다. 그것은 또한 이러한 환경의 주요 구성 요소였을 것입니다."

다른 과학자들은 더 오래 전부터 호흡기 감염의 징후를 발견했을 수 있습니다. Rothschild가 공동 집필한 2018년 논문은 2 억 4,500만 년 된 해양 파충류에서 결핵과 유사한 호흡기 감염의 증거를 제시했습니다.

물론 고생물학자들은 수십 년 동안 공룡 뼈의 질병을 연구해 왔으며 일부 공룡 질병은 다른 질병보다 훨씬 더 나은 기록을 가지고 있습니다. 예를 들어, 치유된 부러진 뼈는 "매우 흔하다"고 Evans는 말합니다.

센트로사우루스의 암은 치명적이었겠지만 공룡은 먼저 홍수로 죽었습니다. (Credit: Royal Ontario Museum/ McMaster University)

하지만 지금까지 살았던 것으로 추정되는 25억 마리 중 약 32마리의 성체 티라노사우루스 에 대한 골격 물질만 있으며 질병의 유병률을 이해할 기회가 거의 없어진다는 점을 고려하십시오. Rothschild는 "우리는 역학에 대해 잘 알지 못합니다."라고 말합니다. "우리가 말할 수 있는 것은 얼마나 오래 전으로 거슬러 올라갔는지 뿐이고, 이러한 질병의 대부분을 공룡 이전인 페름기까지 거슬러 올라갈 수 있지만, 현재 우리가 할 수 있는 것은 그 정도입니다."

또한 공룡의 잔해에 전혀 흔적을 남기지 않는 많은 질병과 질병이 있어 대부분의 경우 공룡을 죽인 원인을 알기 어렵습니다. Woodruff는 "아마도 우리 공룡의 상당 부분이 질병이나 그와 유사한 것으로 죽었을 것입니다. 골 학적 증거가 없기 때문에 뼈에 대한 지표가 없습니다. "라고 Woodruff는 말합니다.

하지만 과학이 발전함에 따라 특정 질병을 가리키는 단서를 더 잘 인식할 수 있습니다. Evans는 "아무도 보려고 생각조차 하지 않는 표면에 거의 보이지 않는 질병이 있는 많은 뼈가 있을 수 있습니다."라고 말합니다.

이러한 진단이 더 많이 이루어질수록 고생물학자들은 이 공룡들이 살았던 방식에 대해 더 많은 정보를 얻을 수 있습니다.

예를 들어, 센트로사우루스 아페르투스 의 발달된 골육종은 그 움직임에 영향을 미쳤을 가능성이 있어 당시 최고의 포식자였던 티라노사우루스 의 주요 표적이 되었을 것이라고 에반스는 말합니다. 그러나 대신 자연 재해로 인해 무리와 함께 죽은 것으로 보이며 이는 나머지 무리에 의해 돌보고 보호되고 있음을 나타냅니다. Evans는 말합니다. "이것은 이전에는 볼 수 없었던 공룡의 삶에 대한 정말 흥미롭고 독특한 통찰력입니다."

 

예상치 못한 이점

그러나 이러한 발견은 질병에 대한 우리의 현대적 이해에도 기여할 수 있습니다. 의학 류마티스 전문의인 Rothschild는 하드로사우르스 화석 분석을 사용하여 두 가지 다르지만 비슷하게 보이는 뼈 상태인 골연골염과 골연골증을 구별하는 데 도움을 주었습니다.

Evans는 골육종 연구소 의 심포지엄에 초대되어 질병 치료제를 찾는 데 중점을 두었습니다. "[거기에] 전 세계 골암 분야의 최고 전문가들이 많이 있었고 공룡과 함께 있는 저도 있었습니다."라고 Evans는 말합니다. 그의 논문은 인간에게서 질병을 발견할 것으로 예상되는 것과 정확히 같은 위치에서 거대한 종양을 진단했습니다. "이러한 질병이 얼마나 오래되었는지에 대해 생각할 수 있는 관점을 제공합니다."

골육종이 있는 원래 Centrosaurus apertus 정강이뼈의 모형도 작년 런던 과학 박물관에서 열린 Cancer Revolution 전시회 의 일부였습니다 . 전시회 수석 큐레이터 케이티 다빈(Katie Dabin)은 "우리는 암이 인간만의 고유한 질병이나 현대병이 아니라는 것을 보여주고 싶었다"고 말했다. "공룡은 암이 오랫동안 다세포 유기체와 함께 해왔다는 훌륭한 예인 것 같았습니다."

Evans는 그의 논문이 고생물학자와 협력하는 데 관심이 있는 의사, 연구원 및 전문가를 얻거나 그 반대의 경우도 가능하여 화석 기록에서 발견할 수 있는 희귀 질병에 대한 다른 발견을 촉발하기를 희망합니다. "그 발견이 어디로 이어질지 누가 알겠습니까?" 그는 말한다. 그의 팀은 이미 육식 공룡에서 골육종의 증거를 발견했을지도 모른다고 생각하는 다른 연구원들과 함께 일하고 있습니다.

그러나 공룡의 이러한 질병을 진단하는 데는 단순히 우리가 질병과 더 잘 관련되도록 돕는 무언가가 있다고 Woodruff는 말합니다.

"1억 5천만 년 된 돌리[디플로도쿠스]의 뼈를 손에 들고 어떤 종류의 호흡기 장애로 인한 감염 징후를 보면 우리 모두가 이런 비슷한 것들로 아플 때 그러하듯이 아팠습니다. 그리고 저는 그것이 매력적이라고 ​​생각합니다."