동물들은 언제부터 소리로 의사소통을 시작했으며 그 이유는 무엇입니까?

몇 주 전 단데농 산맥 기슭에 우뚝 솟은 물푸레나무 숲을 헤매다가 동부 편새새와 대화를 나누고 있는 자신을 발견했습니다.

트랙의 바로 왼쪽에서 수컷이 길게 휘두르는 휘파람 소리를 불렀고, 내 오른쪽 덤불에서 암컷의 “튀튀” 반응이 재빨리 뒤따랐습니다.

동해안을 따라 내려가는 호주 덤불의 스테이플인 이 독특한 듀엣은 그 산책 중에 들었던 몇 안 되는 새소리 중 하나에 불과했으며 아마도 내 레이더 아래로 미끄러져 들어온 수십 개가 더 있었을 것입니다.

동물들이 서로 이야기하는 소리가 들리지 않는 자연 경관에 있다는 것이 내 마음을 사로잡았다.

하지만 항상 이랬던 것은 아닙니다.

시계를 수억 년 전으로 되돌려 지구의 모든 대륙이 초대륙 판게아로 뭉개졌을 때.

그 숲을 걸으면 바퀴벌레의 바스락거리는 소리나 최초의 파충류와 같은 부수적인 동물 소리를 들을 수 있지만 그 풍경은 소리를 통한 진정으로 의미 있는 의사소통이 완전히 침묵했습니다.

그렇다면 동물은 말하자면 언제 처음으로 자신의 목소리를 찾았으며 그 이유는 무엇입니까?

하지만 먼저 ‘음향 커뮤니케이션’이란 무엇입니까?
삶의 역사에서 음향 의사소통이 발생한 시기를 파악하기 전에 음향 의사소통이 무엇인지 설명할 가치가 있습니다.

정의는 다양하지만 동물이 동종의 다른 구성원에게 정보를 전달하기 위해 만드는 공기나 물 속을 이동하는 파동 형태의 복잡한 소리라고 생각할 것입니다.

예를 들어, 암컷 채찍새의 “튀튀” 반응은 수컷에 대한 그녀의 헌신을 알리고 근처에 숨어 있을 수 있는 잠재적인 경쟁 암컷 채찍새를 단념시킬 수 있습니다.

음향 통신의 이러한 정의는 코골이와 같은 소음이나 심지어 방울뱀의 덜거덕거리는 꼬리와 같은 일부 경고음을 배제한다고 애리조나 대학의 진화 생물학자인 John Wiens는 말합니다.

“방울뱀은 사람과 다른 큰 동물에게 방울뱀이 있음을 경고하기 위해 딸랑이를 내지만, 내가 아는 한, 방울뱀은 동료 방울뱀과 의사소통하기 위해 딸랑이를 내는 것이 아닙니다.

“그래서 그것은 종간 의사소통이지 종내 의사소통이 아니기 때문에 음향 의사소통에 대한 우리의 기준과 일치하지 않을 것입니다.”

곤충의 귀인 둥근 부분을 보여주는 녹색 곤충 다리
모든 귀가 머리에 있는 것은 아닙니다. 이 여치와 같은 많은 곤충들은 다리에 소리를 감지하는 “고막 기관”을 가지고 있습니다.(Wikimedia Commons: JonRichfield)
음향 통신에는 우리의 성대나 새의 시링크스처럼 음파를 생성할 수 있는 신체 부위와 앞다리에 있는 귀나 귀뚜라미의 귀와 같이 음파를 감지하는 기관이 필요합니다.

그리고 동물은 “말”할 수 있기 훨씬 전에 “귀”, 또는 적어도 소리 감지 기관을 진화시켰습니다.

고생물학자들이 화석 기록을 보면 고막과 같은 막이 적어도 2억 9천만 년 전에 초기 사지 척추동물(등뼈가 있는 동물과 우리의 먼 조상)에서 나타났습니다.

소리를 낼 수 없더라도 들을 수 있다는 것은 말이 됩니다. 포식자가 당신에게 몰래 다가올 때 나뭇가지가 부러지는 소리를 듣는 것은 당신에게 진화적 이점을 줄 것입니다.

그러나 통신 방정식의 나머지 절반인 사운드 생성은 어떻습니까? 그것은 나중에 왔습니다.

깊은 과거 들여다보기
음향 통신의 기원을 추적하는 한 가지 방법은 계통 발생학이라는 전산 기술을 이용하는 것입니다.

그것은 오늘날 살고 있는 종에 존재하는 특성 및/또는 유전자를 취하고 수억 년 전으로 거슬러 올라갈 수 있는 혈통의 진화적 가계도를 구축합니다.

Wiens 교수와 그의 동료인 중국 Xinxiang에 있는 Henan Normal University의 Zhuo Chen은 육지에 사는 척추동물의 진화적 관계를 추적하여 언제 소리를 통해 의사소통할 수 있는 능력이 나타났는지(경우에 따라 사라졌는지) 알아냈습니다.

그들의 진화 계통도는 음성 의사소통이 새, 포유류, 개구리 및 악어에서 개별적으로 그리고 여러 번 진화했음을 시사했습니다.

이 특성은 아마도 야행성 동물에서 처음 나타 났을 것입니다. 잠재적 인 연인이 볼 수 없을 정도로 어두워지면 소리가 들릴 수도 있기 때문입니다.

육지에 사는 척추동물 중에서 개구리와 포유류는 아마도 약 2억 년 전 쥐라기가 시작될 때 종 내 대화를 처음으로 시작했을 것입니다.

새와 악어는 조금 늦게, 아마도 약 1억년 전에 그곳에 도착했습니다. 그게 백악기였습니다.

그리고 소리를 통한 의사소통 능력은 세월이 흘러도 놀랍도록 안정적으로 보이지만 일부 개구리와 같은 일부 동물은 목소리를 잃었다고 Wiens 교수는 말합니다.

“개구리가 소리를 잃는 상황은 종종 폭포 근처와 음향 통신이 불가능한 장소에 살 때입니다.”

스위스 팀이 이끄는 또 다른 계통발생학적 연구에서는 음향 통신이 훨씬 더 오래되었다고 제안했습니다.

그 특성은 4억년 전으로 거슬러 올라가 사지 척추동물과 폐어의 마지막 공통 조상까지 거슬러 올라갑니다.

질문 제기: 음향 통신이 해양 생물에서 더 일찍, 수중에서 처음 나타났습니까?

당시의 화석은 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다. 그리고 그것들은 지금까지 사라졌지만 고생물학자들이 가지고 있는 것은 더 어린 화석들입니다. 아주 아름답게 보존된 것들입니다.

화석에 대해 들어보자
오늘날 따뜻한 여름 저녁을 지배하는 매미의 폭발은 육지에서 서로 소통하는 동물에 의해 생성된 최초의 소리풍경과 매우 유사할 수 있습니다.

매미가 속해 있는 메뚜기목(Orthoptera)은 가장 많이 연구된 소리를 내는 동물 무리 중 하나입니다.

그리고 동물의 음향 의사소통에 대한 가장 오래된 직접적인 증거는 매미와 귀뚜라미의 사촌인 여치에게서 발견됩니다.

귀뚜라미처럼 여치의 귀는 다리에 있습니다. 그러나 다리에 날개를 문질러 짹짹거리는 귀뚜라미와 달리, 여치류는 날개만 사용하는데 특수한 정맥은 파일과 스크레이퍼처럼 작동합니다.

스크레이퍼를 톱니 모양의 줄 위로 끌면 맥동하는 거친 트릴이 생성됩니다.

긴 더듬이가 갈색 잎 위에 서 있는 밝은 녹색 메뚜기 같은 곤충
일반 정원 카티디드(katydid)는 호주 전역에서 볼 수 있습니다.(제공: Louise Docker Sydney Australia)
Katydids와 그들의 Orthoptera 친척은 새와 포유류보다 수천만 년 전에 존재했으며 트라이아스기로 거슬러 올라가는 풍부한 화석 기록을 가지고 있습니다.

약 2억 4천만 년 전에 여치 무리가 화산재 가루에 묻혔습니다. 이것은 결국 바위로 바뀌어 지금의 중국 북동부 지역에서 발굴될 때까지 여치 소리를 내는 스크레이퍼와 줄을 내부에 보존했습니다.

여치 화석에 대한 연구를 이끈 중국 과학 기술 대학교의 Chunpeng Xu는 고대 곤충이 모든 범위의 주파수 또는 음조에서 트릴을 생성할 수 있다고 계산했습니다.

날개에 소리를 내는 기관이 있고 앞다리에 귀가 있는 갈색 바위 속의 여치 화석.
이 2억 4천만년 된 화석 Sigmaboilus sinensis는 날개에 소리를 내는 줄(“sf”라고 표시됨)과 앞다리에 귀(“te”라고 표시됨)가 있습니다.(제공: Chunpeng Xu)
하지만 그들이 내는 소리가 다른 여치에게 정보를 전달했는지 여부를 어떻게 알 수 있었습니까?

모든 고대 여치에게는 귀가 있었지만 오직 수컷만이 소리를 내는 스크레이퍼와 줄을 가지고 있었다는 사실에서 단서가 나왔습니다.

이것은 소리를 내는 이유가 될 수 있음을 시사합니다. 수컷은 암컷에게 자신이 존재하고 짝짓기를 할 준비가 되었음을 알려야 합니다.

여치의 노래에는 음량이나 특정 패턴이나 템포로 트릴링하는 것과 같이 화석에서 설명할 수 없는 측면이 있었지만 “[우리는] 곤충이… 2억 4천만년 전”이라고 Xu 박사는 말합니다.

곤충 의사 소통이 우리 포유류를 형성하는 방법
이 연구에 함께 참여한 미국 자연사 박물관의 곤충학자인 마이클 엥겔은 여치의 울음소리가 주변의 다른 동물들이 들을 수 있는 것보다 더 높은 빈도로 시작했을 가능성이 있다고 말합니다. 개 휘파람의 높은 피치.

하지만 결국 여치 포식자는 이러한 고주파수 소리를 감지할 수 있는 청각을 진화시켰고 여치류는 레퍼토리를 다시 확장했습니다.

일부 초기 포유류 내부의 내이 변화를 살펴보는 훌륭한 화석 기록이 있습니다. 어느 시점에서 그들은 실제로 무슨 일이 일어나는지 들을 수 없다는 것을 알 수 있습니다.”라고 엥겔 교수는 말합니다.

“그러나 그때 포유류의 귀는 과거에 그들에게 침묵했던 이 [카티디드] 대화의 일부를 이제 도청할 수 있는 곳으로 이동합니다.”

그리고 그 이야기는 아직 끝나지 않았습니다. 중국 여치류 화석은 적어도 초기 트라이아스기까지 음향 통신이 진화했음을 보여주지만, 계통발생학적 연구는 약 1억년 전에 Orthoptera에서 발생했다고 제안합니다.

Engel 교수는 더 많은 화석이 발견되고 분석됨에 따라 음향 통신의 기원을 좁히는 데 도움이 될 것이라고 말합니다.

“그것은 나가서 새로운 퇴적물을 파거나 박물관의 캐비닛을 열고 새로운 눈으로 보는 것에서 나올 것입니다. 이 경우 편견 없는 귀로 듣는 것입니다.”

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10시간 전에 게시됨