고인류학 역사 바꾼 콩알만 한 뼛조각
  • 이상희 (캘리포니아 대학 리버사이드 캠퍼스 인류학과 교수)
  • 호수 600
  • 승인 2019.03.22 11:26
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1월30일자 <네이처>에 따르면, 시베리아 데니소바 동굴에서 발견된 여자아이의 새끼손가락 화석(위 사진)은 아시아 고인류에 대한 ‘그동안의 학계 생각’이 틀렸음을 증명한다.

2010년 4월 학술지 <네이처>에는 시베리아의 데니소바 동굴에서 발견된 여자아이의 새끼손가락 화석에서 추출한 미토콘드리아 유전체(genome)에 대한 논문이 실렸습니다. 맨눈으로 봐서는 인간의 뼈인지 다른 동물 뼈인지 확인조차 어려운 뼛조각에서 DNA를 추출해 보고한 논문에 대해 고인류학계는 반응을 유보했습니다. 데니소바인의 화석은 작은 새끼손가락 뼈의 콩알만 한 뼛조각이었습니다. 고인류학은 전통적으로 고인류 화석을 중심으로 하는 학문입니다. 화석 중에서도 머리뼈가 있어야 제대로 대접받습니다. 이 논문에 대한 심드렁한 반응은 놀랍지 않습니다.

곧이어 같은 해 5월에 네안데르탈인 화석에서 추출한 유전체를 분석한 결과 네안데르탈인과 현생인류는 유전자를 섞었다는 발견이 학술지 <사이언스>에 실리자 고인류학계의 관심은 온통 네안데르탈인의 유전체로 집중되었습니다. 1990년부터 20년 동안 적어도 유전학계에서 요지부동이었던 대세는 네안데르탈인과 현생인류 사이에 유전적인 교류가 없었다는 견해였습니다. 그것을 눈 깜짝할 새에 뒤엎은 논문인 만큼 영향이 지대했습니다. 네안데르탈인은 고인류학 전체에서 가장 연구가 많이 이뤄진 인류입니다. 가장 많은 자료가 남아 있는 데다 현생인류와 가장 가까운 시기에 살았기 때문입니다.


ⓒMAX PLANCK INSTITUTE

유럽의 네안데르탈인과 유럽의 현생인류 사이의 관계는 고인류학에서 가장 뜨거운 연구과제였지만, 아프리카나 아시아는 큰 관심을 받지 못했습니다. 고인류학자들은 네안데르탈인이 유럽을 누비고 다닐 무렵 아시아와 아프리카에서도 네안데르탈인이 살았는지 궁금해했습니다. 하지만 아시아에서는 네안데르탈인도 초기 현생인류도 발견되지 않았습니다. 특히 유럽에서 마지막 네안데르탈인이 살던 시기인 약 10만 년 전부터 3만 년 전 사이에 동북아시아에서는 인류 화석이 거의 발견되지 않습니다. 아시아에 인류가 살지 않았던 것일까요. 호모 에렉투스가 사라지고 그 빈자리에 아프리카를 떠난 현생인류가 들어선 것일까요. 학계 대부분의 관심이 유럽과 아프리카에 기울었습니다. 아시아에 관심을 가진 몇몇 학자들은 아시아에서 호모 에렉투스가 끝까지 연명하면서 뜨문뜨문 남아 있다가 환경 변화에 의해 슬그머니 사라졌거나, 아프리카에서 도래한 현생인류에게 멸종한 것으로 생각을 정리했습니다. 틀린 생각이었습니다. 아시아에서도 고인류가 계속 살았습니다.

아시아에서 고인류의 흔적이 없는 이유는 인류가 아시아에서 소멸했기 때문이 아니었습니다. 아시아에서의 자료가 없을 뿐이었습니다. 20세기 초반 중국과 구소련은 고인류학과 고고학 분야에서 활발한 학문 활동을 지원했습니다. 2차 세계대전 후 세계경제의 중심은 미국으로 옮겨가고 고인류학을 비롯해 다양한 학문의 중심 세력 역시 미국이 되었습니다. 미국의 고인류학은 아프리카와 유럽을 중점적으로 연구했습니다. 아시아 학문의 중심 세력이었던 중국과 구소련은 고인류학에 눈을 돌릴 여유가 없었습니다. 아시아에서 고인류가 사라진 것이 아니라, 아시아에서의 고인류학 연구가 사라졌을 뿐이었습니다. 네안데르탈인과 현생인류가 유전자를 섞었다는 유전학 논문을 기점으로 다른 지역의 고인류 집단에게도 새삼스럽게 관심이 돌려지면서 데니소바인의 발견은 비로소 세계적 반향을 불러일으키게 된 것입니다.
ⓒMAX PLANCK INSTITUTE데니소바인과 네안데르탈인은 10여만 년 동안 번갈아가면서 데니소바 동굴에서 살았다. 위는 데니소바 동굴을 조사하는 러시아 고고학자들.

데니소바인은 데니소바 동굴에서 살았던 고인류입니다. 데니소바는 러시아의 동쪽(몽골과의 경계) 알타이산맥 근처의 동굴로, 18세기 러시아의 은둔 학자 데니스가 살았기 때문에 그의 이름을 따서 이름 붙인 동굴입니다. 지난 10년 동안 데니소바 동굴은 놀라운 소식을 계속 가져왔습니다. 데니소바 동굴이 있는 러시아의 알타이(Altai) 지역에서는 약 80만 년 전부터 인류가 살기 시작한 흔적이 남아 있습니다. 데니소바 동굴에서 인류가 살기 시작한 것은 30만 년 전입니다.

28만 개의 입자 분석해 연대 측정

데니소바 동굴의 천장에는 자연적으로 뚫린 구멍이 있어서 굴뚝 구실을 합니다. 불을 피우며 겨울을 나기에 안성맞춤이었고, 겨울이 1년 내내 계속되던 빙하기에도 자연히 인류가 애용한 장소였을 것입니다. 천장의 구멍으로 들어온 햇빛은 동굴 속을 환하게 비추었습니다. 데니소바 동굴에서 바깥을 내다보면 알타이산맥이 눈앞에 펼쳐집니다. 아래로는 아누이강이 흐르고 동물들이 물을 마시러 찾아옵니다. 동굴 속은 여름에는 시원하고 겨울에는 따뜻합니다. 빛이 잘 들고 냉난방 시설과 최고의 경관까지 갖춘 데니소바 동굴에서 인류가 30만 년 동안 살았던 것이 놀랍지 않습니다. 은둔 학자 데니스가 살았던 18세기까지도 말입니다.

지난 1월30일자 <네이처>에는 데니소바 동굴에서의 고인류 역사를 총체적으로 분석해낸 획기적인 논문이 발표되었습니다. 2010년에 발표된 최초의 데니소바인은 성장판이 아직 닫히지 않은 6~7세 여자 어린이로, 5만 년 전 정도에 살았습니다. 아이의 손가락뼈와 함께 발견된 동물 뼈와 숯을 방사성 탄소 연대 측정법으로 분석하여 5만 년 전이라는 연대를 낸 것입니다. 그러나 반감기가 5730년인 방사성 탄소는 5만 년 전까지가 상한선입니다. 달리 말하면, 방사성탄소 연대측정법으로는 5만 년 전이나 10만 년 전이나 20만 년 전이나 구별할 수 없다는 뜻입니다. 안타깝게도 현생인류의 기원이 해당하는 연대입니다.
ⓒEPA데니소바인의 유전자는 현생인류에 남아 있다. 아래는 데니소바 동굴 주변을 항공 촬영한 모습.

이번에 <네이처>에 발표된 연구에서는 동굴에서 100개 이상의 지층 샘플을 채취하고 무려 28만 개에 이르는 어마어마한 시료 분석을 통해 OSL(Optically Stimulated Luminescence) 연대 측정을 했습니다. OSL 연대측정법의 원리는 간단합니다. 석영이나 장석은 땅에 묻히는 순간부터 빛을 쌓기 시작합니다. 땅에 묻힌 지 오래되면 오래될수록 많은 빛이 쌓입니다. 그래서 얼마만큼의 빛이 쌓여 있는지 측정하면 얼마나 오랫동안 묻혀 있었는지 알 수 있습니다. 그와 함께 묻힌 화석이 얼마나 오랫동안 묻혀 있었는지까지 알 수 있게 됩니다. 방사성탄소 연대만큼 탄탄한 연대측정법은 아닙니다. 그러나 28만 개의 입자를 분석했기 때문에 꽤 신빙성 있는 결과입니다. 게다가 화석에서 추출된 DNA로 추정한 연대와, 뼈와 숯을 이용해 방사성탄소 연대 법으로 추정한 연대를 통해 교차 점검했습니다.

알고 보니 인류는 처음에 생각했던 5만 년 전보다 훨씬 이전인 30만 년 전부터 데니소바 동굴에 살기 시작했습니다. ‘데니소바인’으로 이름 지어진 고인류는 30만 년 전부터 5만~6만 년 전까지 간헐적으로 살았습니다. 이들은 중기 구석기 제작 기법으로 도구를 만들어 사용했으며 동물을 사냥했습니다. 사냥한 동물 뼈에는 돌날의 흔적이 남았습니다. 몇 번의 혹독한 추위도 이겨냈습니다.

10여만 년이 지나 20여만 년 전에는 동굴에서 네안데르탈인이 살기 시작했습니다. 네안데르탈인 역시 중기 구석기 제작 기법으로 돌 도구를 만들어서 동물을 사냥하는 데에 사용했습니다. 그 뒤로 10만 년 전까지 10여만 년 동안 네안데르탈인과 데니소바인이 번갈아가면서 간헐적으로 동굴에서 살았습니다. 그렇게 동굴 주민이 바뀌는 사이에 네안데르탈인을 엄마로 두고 데니소바인을 아빠로 둔 ‘데니’가 태어납니다. 14만 년 전 일입니다.

네안데르탈인은 주로 추운 시기의 지층에서 발견되고 데니소바인은 주로 따뜻한 시기의 지층에서 발견됩니다. 네안데르탈인이 추운 시기에 살았다니, 과연 극히 추운 기후에 최적화되었다고 알려진 네안데르탈인답습니다. 추운 시기인지 따뜻한 시기인지 어떻게 알았냐고요? DNA가 나온 지층에서 함께 발견된 동물과 식물을 분석하면 알 수 있습니다. 동식물은 기후에 민감하기 때문에 일정한 기온과 습도에서만 살아남습니다. 남겨진 동식물 화석이 무슨 종인지 판별하면 어떤 환경이었을지 추측할 수 있고, 따라서 동식물과 함께 발견되는 고인류 화석이 어떤 환경에서 살았는지 추측할 수 있습니다.

고인류의 DNA는 13개체분이 분석되었습니다. 그중 7개는 화석에서 추출한 DNA이고, 6개는 놀랍게도 흙에서 채집한 DNA입니다. 데니소바 동굴에 살던 데니소바인과 네안데르탈인은 유전자로 구별이 됩니다. 5만~6만 년 전의 DNA를 끝으로 데니소바인은 동굴에서 사라집니다. 그런데 4만9000년 전부터 4만3000년 전까지 데니소바 동굴에서는 후기 구석기 시대의 고고학 유물이 등장합니다. 동물의 뼈와 이빨, 매머드의 상아, 타조 알 껍질로 만든 장신구입니다. 이 모두 전통적으로 현생인류만이 남겼다고 알려져온 후기 구석기 시대의 흔적입니다.

이전의 전기 구석기 시대와 중기 구석기 시대에 만들어진 도구는 기능적인 요소만 나타납니다. 후기 구석기 시대에 만들어진 도구는 기능적인 요소 외에도 장식적인 요소가 나타납니다. 몸에 소지하는 장신구도 나타납니다. 고고학계에서는 후기 구석기의 기원을 현생인류의 등장과 연결합니다. 하지만 데니소바 동굴에서 현생인류는 발견되지 않았습니다. 현생인류만이 만들었다고 알려진 후기 구석기 물품을 데니소바인들이 만들었을까요? 아니라면, 현생인류가 만들었지만 단지 발견되지 않았을 뿐일까요?

화석을 중심 자료로 연구하는 고인류학에 데니소바인은 분명 혁신적인 자극을 줍니다. 새끼손가락 뼈 반 마디와 이빨 몇 점만 가지고는 데니소바인들이 어떻게 생겼는지 알 수는 없습니다. 데니소바인은 뼈가 아닌 유전자로만 존재하는 고인류입니다. 데니소바인이 실제로 존재했던 인류 집단인지는 아직 확실하지 않습니다. 유전자를 함께하는 개체들이 집단을 이루고 있다고 생각하기 힘들기 때문입니다. 예를 들어, A형 혈액형을 가진 사람들은 분명히 존재하지만 ‘A형 혈액형인’으로 이루어진 집단이 따로 존재하지 않는 것과 마찬가지입니다. 데니소바인이 맨눈으로 구별할 수 있는 집단인지는 앞으로 연구하여 확인해나가야 합니다.

현재 아시아에서는 데니소바인의 연대에 해당하는 고인류 화석을 재조명하는 움직임이 나타나고 있습니다. 중국에서 발견된 마바(馬壩), 다리(大荔) 등 중기 플라이스토세에 해당하는 고인류 화석은 지금까지 ‘고식 현생인류(archaic Homo sapiens·옛 호모사피엔스)’ 혹은 ‘해부학상 현생인류(anatomically modern humans)’라는 어색한 이름으로 불려왔습니다. 딱히 이전의 호모 에렉투스도 아니고 호모 사피엔스도 아닌 모호한 생김새와 어중간한 연대 때문입니다. 이들이 데니소바인이었을까요?

데니소바인, 현생인류와 다양하게 접촉

시베리아의 데니소바 동굴에서 살던 데니소바인은 아마도 아시아 전체에 퍼져 있었을 것입니다. 그리고 현생인류와 다양한 접촉을 했을 것입니다. 데니소바인의 유전자는 세계의 다양한 현생인류 안에 퍼져 있는데 멀리 남쪽에 위치한 파푸아뉴기니와 솔로몬제도 등 멜라네시아인들이 갖고 있습니다. 이들의 DNA 중 약 4%가 데니소바인의 것이었습니다. 이들은 네안데르탈인의 DNA도 4% 가지고 있으니, 결국 현생인류지만 그 안에 고인류의 DNA를 8%나 가진 셈입니다. 반면 정작 데니소바 동굴과 지리적으로 가장 가까운 동북아시아의 인류에게서는 데니소바인의 DNA를 전혀 발견할 수 없었습니다. 네안데르탈인의 유전자는 네안데르탈인이 주로 거주했던 유럽 사람들에게 가장 많이 발견되는데, 이와는 정반대 결과입니다.

이 결과를 어떻게 설명할 수 있을까요? 가장 유력한 가설은 이렇습니다. 데니소바인은 30만 년 전부터 아시아 전체에 널리 퍼져 있었습니다. 그러다 아프리카에서 퍼져 나온 현생인류 집단과 유전자 교환을 했습니다(피가 섞였다는 뜻입니다). 교환된 유전자 중에서 특히 적응에 유리한 데니소바인의 유전자가 현생인류 안에서 계속 살아남았다는 해석입니다. 현생인류에서 발견되는 데니소바인의 유전자는 면역성과 관련한 역할을 합니다. 최근에는 티베트 지역 사람들이 고산 환경에 적응하도록 도와주는 유전자가 데니소바인에게서도 발견되어 화제가 되었습니다.

그런데 현재 아시아 대륙에 사는 사람들에게서는 왜 데니소바인의 DNA가 발견되지 않을까요. 오늘날의 아시아인은 지난 수천 년 동안의 인구 이동의 결과로 이루어졌기 때문일 수도 있습니다. 데니소바인의 유전자가 단지 덜 발견됐을 뿐, 사실은 아시아에도 다 퍼져 있을 수도 있습니다. 현재 유전학에서 이용되는 유전자 자료의 75%는 유럽인에게서 왔다는 연구도 있으니까요. 결론을 내리기에는 자료가 불충분한 셈입니다. 우리 현생인류의 기원은 절대 단순하지 않습니다. 연구는 점점 깊이를 더해가고 있으며, 우리의 뿌리도 그만큼 복잡하고 심오해지고 있습니다.
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