치아의 시린 비밀: 고대 물고기에서 시작된 진화의 흔적

차가운 음식을 먹거나 스케일링 후 치아가 시리게 느껴질 때, 그 민감함은 단순히 불편함을 넘어 치아의 놀라운 기능을 보여준다. 치아는 음식의 온도, 압력, 심지어 통증까지 감지하며, 우리의 생존에 중요한 역할을 한다. 그런데 이 치아의 민감성이 4억 년도 더 지난 고대 물고기의 외골격에서 비롯됐다는 흥미로운 연구 결과가 나왔다. 시카고대, 하버드대, 존스홉킨스대 등 세계적인 연구진이 참여한 이 연구는 치아의 기원을 캄브리아기 화석에서 찾으며, 생물 진화의 퍼즐을 맞추는 새로운 단서를 제시한다. 치아의 진화적 뿌리와 그 의미를 자세히 알아본다.

치아의 기원, 고대 물고기의 갑옷에서

치아가 어디서 왔는지 궁금한 적이 있을까? 고생물학자들은 오랫동안 치아가 고대 물고기의 갑옷 같은 외골격에서 진화했다고 믿어왔다. 하지만 그 구체적인 과정과 이유는 오랜 미스터리였다. 시카고대, 존스홉킨스대, 하버드대, 캐나다 토론토대 등 공동 연구팀은 최근 이 퍼즐을 풀 단서를 발견했다. 연구 결과는 과학 저널 네이처에 게재되며 큰 주목을 받았다.

연구팀은 약 4억 8500만~5억 4000만 년 전 캄브리아기 화석을 고해상도 CT로 분석하며 초기 척추동물의 흔적을 찾았다. 그중 아나톨레피스라는 초기 물고기 화석에서 외골격 내부에 상아질(치아의 주요 구성 성분)이 존재한다는 사실을 발견했다. 상아질은 치아의 단단한 구조를 이루는 핵심 물질로, 현대 치아의 민감성과 강도를 제공한다. 이 발견은 치아가 단순히 씹기 위한 도구가 아니라, 외부 환경을 감지하는 고대 생물의 생존 전략에서 시작됐음을 시사한다.

 

고대 생물의 감각기관, 치아로 진화하다

연구팀은 캄브리아기 화석뿐 아니라 현대 생물까지 폭넓게 조사했다. 게, 달팽이, 딱정벌레, 따개비, 상어, 홍어, 심지어 수족관의 관상용 물고기까지 CT 촬영으로 분석한 결과, 척추동물의 상아질과 유사한 구조가 무척추 절지동물의 감각기관과 비슷하다는 점을 발견했다. 특히 현대 물고기의 소치(작은 치아 같은 구조)는 사람의 치아처럼 신경과 연결돼 외부 자극에 민감하게 반응한다.

이러한 발견은 치아의 진화 경로를 설명하는 두 가지 가설로 이어졌다. 첫째, ‘내부에서 외부로’(inside-out) 가설은 치아가 먼저 생겨난 뒤 외골격으로 적응됐다고 본다. 둘째, ‘외부에서 내부로’(outside-in) 가설은 외골격의 민감한 구조가 진화하며 치아로 발전했다고 주장한다. 연구를 이끈 닐 슈빈 시카고대 교수는 “고대 생물은 두꺼운 외골격으로 물속을 헤엄치며 외부 환경 변화를 감지해야 했다”며, “이 감각 기능이 진화를 거쳐 치아로 발전했을 가능성이 크다”고 설명했다.

 

치아의 민감성, 생존을 위한 설계

고대 물고기의 외골격은 단순한 보호 장치가 아니었다. 외부의 온도, 압력, 화학적 변화를 감지해 먹이, 포식자, 환경 변화를 파악하는 역할을 했다. 이 민감성은 생존에 필수적이었고, 시간이 지나며 치아로 진화하며 더욱 정교해졌다. 현대인의 치아는 상아질과 신경으로 이루어져 차가운 음식이나 뜨거운 커피, 심지어 스케일링의 기계적 자극에도 즉각 반응한다. 이는 고대 생물의 감각기관이 수억 년을 거쳐 우리 몸에 남긴 유산이다.

예를 들어, 상아질은 치아의 에나멜 아래에 위치하며 미세한 관(상아세관)을 통해 신경과 연결된다. 차가운 음식을 먹을 때 상아세관을 통해 자극이 신경에 전달되며 ‘시린’ 느낌을 유발한다. 이 민감성은 고대 물고기가 물속에서 환경 변화를 감지하던 기능과 놀랍도록 유사하다. 연구팀은 “치아의 민감성은 단순한 부산물이 아니라, 생존을 위한 진화적 설계”라고 강조했다.

 

화석에서 발견된 진화의 단서

연구팀의 CT 촬영은 캄브리아기 화석에서 상아질의 존재를 확인하며 치아의 기원을 명확히 밝혔다. 아나톨레피스 화석의 외골격은 단단한 외피 속에 상아질 층을 포함하고 있었고, 이는 현대 치아의 구조와 유사했다. 이 상아질은 고대 물고기가 외부 자극을 감지하도록 돕는 감각기관의 역할을 했을 가능성이 크다. 연구팀은 또한 상어와 홍어의 소치를 분석하며, 이들이 치아와 같은 신경 연결을 공유한다는 점을 확인했다.

이러한 발견은 치아가 단순히 씹기 위한 도구가 아니라, 환경과의 상호작용을 위한 복잡한 기관임을 보여준다. 닐 슈빈 교수는 “고대 생물의 외골격은 단단한 갑옷이자 감각기관이었다”며, “치아는 이 감각기관이 진화하며 먹이를 처리하는 기능까지 추가된 결과”라고 설명했다. 이는 치아가 생물 진화의 복잡한 퍼즐 속에서 중요한 연결고리임을 시사한다.

 

치아 관리, 진화의 유산을 지키는 법

치아의 민감성은 고대 생물로부터 이어진 생존의 유산이지만, 현대인의 생활에서는 불편함으로 다가올 때도 있다. 차가운 음식이나 스케일링 후 느끼는 통증은 치아의 건강 상태를 점검할 기회다. 아래는 치아 건강을 지키는 몇 가지 실천 방법이다:

• 정기적인 치과 검진: 6개월~1년마다 스케일링과 검진을 받아 치아의 상아질과 에나멜 상태를 확인한다.
• 부드러운 칫솔 사용: 너무 단단한 칫솔은 에나멜을 손상시켜 민감성을 높일 수 있다. 부드러운 모의 칫솔과 저마모성 치약을 추천한다.
• 온도 조절: 너무 차갑거나 뜨거운 음식은 피하고, 민감성이 심하다면 빨대를 사용하는 것도 방법이다.
• 불소 치약과 구강 세정제: 불소는 에나멜을 강화하며, 구강 세정제는 염증을 줄이는 데 도움을 준다.

 

치아, 진화의 놀라운 이야기

이번 연구는 치아가 단순한 먹이 처리 도구가 아니라, 고대 생물의 생존 전략에서 시작된 복잡한 진화의 결과임을 보여준다. 캄브리아기 물고기의 외골격에서 현대인의 치아까지, 수억 년에 걸친 진화의 흔적은 경이롭다. 차가운 음식에 시린 치아는 불편할 수 있지만, 이는 우리의 조상이 물속에서 생존을 위해 환경을 감지하던 유산이다.