화석과 포유류 분자계통수 적합성 재검토

초록

본 연구는 유대류와 고래·하마 등 주요 포유류 군에 대한 화석 교정값을 재평가하고, 9가지 진화 속도 모델과 결합하여 분자계통수의 연대 추정을 검증한다. 결과는 유라시아대포유류와 라우시아대포유류 사이에 뿌리 연령 차이가 크게 나타나며, 두 그룹의 교정값을 동시에 적용하면 적합도 패널티가 급증함을 보여준다.

상세 분석

이 논문은 포유류 계통수의 절대 연대 추정에 사용되는 화석 교정값과 분자 데이터 기반 상대 연대 추정 사이의 불일치를 체계적으로 재검토한다. 먼저 기존에 널리 사용되던 다섯 개의 주요 화석 교정, 즉 말·코뿔소, 인간·타시어, 고래·하마, 토끼·피카, 그리고 설치류 군에 대한 연령 분포를 최신 지층연대와 새로운 화석 발견을 반영해 수정하였다. 각 교정은 연속 확률분포(주로 로그정규분포와 감마분포)로 모델링되었으며, 이전 연구에서 과대 혹은 과소 추정된 경향을 보이는 구간을 보정하였다.

연속적인 교정값을 적용한 뒤, 저자는 진화 속도 변화 모델을 아홉 가지로 설정하였다. 여기에는 고정 속도 모델, 로그정규 변동 모델, 베이스라인 베이즈 모델, 그리고 다양한 이분산(heterotachy) 및 이분산(heterogeneity) 모델이 포함된다. 각 모델은 분자 서열 데이터에 대한 최대우도 추정과 베이즈 사후 확률을 이용해 적합도를 평가했으며, 두 가지 기준을 사용했다. 첫 번째는 “정규화된 적합도”로, 이는 다중 교정이 없을 경우 모든 모델이 동일하게 잘 맞는다는 가정 하에 로그우도 차이를 두 배로 확대해 계산한다. 두 번째는 잔차의 선형성을 검토해 모델이 교정값을 얼마나 일관되게 재현하는지를 측정한다.

분석 결과, 유라시아대포유류(구형인 유라시아대목)와 라우시아대포유류(구형인 라우시아대목) 사이에 뿌리 연령에 현저한 차이가 존재함이 드러났다. 구체적으로, 유라시아대포유류 교정값을 중심으로 추정된 뿌리 연령은 약 1억 8천만 년대로, 라우시아대포유류 교정값을 적용했을 때는 2억 2천만 년대 이상으로 크게 차이났다. 두 그룹의 교정값을 동시에 적용하면 모든 모델에서 적합도 패널티가 급격히 증가했으며, 이는 현재 사용되는 연속 확률분포가 서로 상충되는 정보를 동시에 수용하지 못한다는 것을 의미한다.

또한, 모델 선택에 따른 차이는 상대적으로 작았다. 가장 복잡한 이분산 변동 모델조차도 교정값 간의 근본적인 불일치를 해소하지 못했으며, 단순 고정 속도 모델도 비슷한 수준의 패널티 상승을 보였다. 이는 교정값 자체의 불확실성 혹은 화석 기록의 편향이 모델링 단계보다 근본적인 원인일 가능성을 시사한다.

결론적으로, 저자는 현재 포유류 연대 추정에 사용되는 주요 화석 교정값이 서로 일관되지 않으며, 이를 통합하려면 교정값의 확률분포를 재구성하거나 추가적인 독립적 교정(예: 지질학적 사건)과 결합해야 한다고 주장한다. 또한, 모델 복잡성을 높이는 것이 반드시 해결책이 아니며, 교정값 자체의 품질 개선이 우선되어야 함을 강조한다.