대만서 데니소바인 턱뼈 발견…고대 인류 진화의 지도를 다시 그리다

서론: 인류 진화의 중대한 발견

대만 앞바다 해저에서 건져 올린 화석 턱뼈가 수수께끼의 고대 인류 계통인 데니소바인의 것으로 최종 확인됐다. 고대 단백질을 첨단 분자 분석 기법으로 조사해 이뤄진 이번 발견은 데니소바인의 알려진 서식 범위를 넓힐 뿐 아니라 유라시아 전역의 인류 진화와 이동에 대한 이해를 새롭게 한다. 펑후 1로 불리는 이 화석은 시베리아와 티베트고원의 춥고 고도가 높은 지역 밖에서 데니소바인 유해가 확인된 첫 사례로, 이 고대 인류가 기존에 생각했던 것보다 훨씬 다양한 환경에서 번성했음을 보여준다.

데니소바인이란? 수수께끼의 계통을 풀다

데니소바인은 네안데르탈인 및 현생 인류인 호모 사피엔스와 가까운 관계에 있는 멸종한 고대 인류 집단이다. 2010년 시베리아 데니소바 동굴에서 발견된 손가락뼈의 DNA를 분석해 처음 확인된 뒤, 데니소바인은 인류 계통수의 독자적인 갈래로 인정받았다. 유전학 연구에 따르면 데니소바인과 네안데르탈인, 현생 인류는 약 60만 년 전 아프리카에 살았던 공통 조상을 공유한다. 데니소바인과 네안데르탈인의 계통은 약 40만 년 전에 갈라졌으며, 네안데르탈인은 서쪽으로 이동해 유럽에 퍼졌고 데니소바인은 동쪽으로 이동해 아시아 전역으로 확산했다.

데니소바인의 유전적 흔적은 아시아와 오세아니아의 여러 현대 인류 집단에서 발견되지만, 실제 신체 유해는 극히 드물다. 지금까지 데니소바인으로 확인된 화석은 시베리아와 티베트고원에서 나온 소수의 뼈와 치아에 한정됐다. 대만에서 발견된 펑후 1 턱뼈는 이 수수께끼의 집단이 어디에 분포했는지, 환경에 얼마나 잘 적응했는지, 어떤 신체적 특징을 지녔는지 보여주는 중요한 새 증거다.

펑후 1 턱뼈: 해저에서 과학의 영역으로

펑후 1 턱뼈의 이야기는 2000년대 초 어부들이 대만 서해안에서 약 25km 떨어진 펑후 해협에서 치아 다섯 개가 붙어 있는 튼튼한 사람 아래턱뼈를 건져 올리면서 시작됐다. 이 지역 해저는 한때 육지였으며, 홍적세에 해수면이 낮았던 시기에는 대만과 아시아 대륙을 잇는 육교를 이루고 있었다. 턱뼈는 이후 대만의 한 골동품 가게에 들어갔고, 그곳에서 아마추어 화석 수집가 차이쿤위의 눈에 띄었다. 차이는 화석의 중요성을 알아보고 이를 구입해 대만 국립자연과학박물관에 기증했다.

2015년에 발표된 펑후 1의 초기 연구에서는 현대 인류나 네안데르탈인과 구별되는 특징, 즉 매우 두꺼운 아래턱뼈와 큰 치아가 확인됐다. 그러나 고대 DNA를 추출하려는 시도가 실패하면서 화석의 정확한 정체는 수수께끼로 남았다. 바닷물에 오랫동안 잠겨 있었던 탓에 DNA 분해가 빨라졌을 가능성이 크다.

고대 단백질 연구: 화석 속 비밀을 밝히다

DNA 분석이 불가능해지자 연구진은 화석에 보존된 고대 단백질을 연구하는 첨단 기법인 고단백체학에 주목했다. 단백질은 DNA보다 안정적이어서 유전 물질이 사라진 환경에서도 살아남을 수 있다. 연구진은 턱뼈와 치아 법랑질에서 추출한 단백질의 아미노산 서열을 분석해 데니소바인만의 분자적 특징을 찾고자 했다.

일본 종합연구대학원대의 쓰타야 다쿠미와 국제 연구진은 턱뼈에 작은 구멍을 뚫어 분석용 뼛가루를 채취했다. 이들은 아미노산 잔기 4,200개 이상을 성공적으로 추출하고, 네안데르탈인이나 현생 인류에서는 발견되지 않고 데니소바인에게만 나타나는 단백질 변이 두 가지를 확인했다. 이 분자 증거가 턱뼈가 데니소바인의 것임을 확정하는 결정적 단서가 됐다.

치아 법랑질을 추가 분석한 결과 Y염색체와 관련된 단백질 조각이 발견돼 해당 개체가 남성이었음을 보여줬다. 분자 분석으로 확인된 다른 데니소바인 화석도 지금까지 모두 남성 개체로 밝혀졌다. 이에 따라 데니소바인 남성과 여성 사이에 차이가 있었는지에 대한 의문은 여전히 남아 있다.

화석 연대 측정: 홍적세를 들여다보는 창

펑후 1 턱뼈의 연대를 확인하는 일은 쉽지 않았다. 방사성탄소 연대 측정과 우라늄 계열 연대 측정 등 전통적인 기법은 화석이 물에 잠겨 있었고 주변 퇴적층 정보가 부족해 성과를 내지 못했다. 대신 연구진은 함께 발견된 동물 화석과 고대 해수면 모델 등 간접 증거에 의존했다.

이 단서들은 화석의 연대가 1만~7만 년 전 또는 13만~19만 년 전일 가능성을 시사한다. 펑후 1이 더 최근의 연대 범위에 속한다면, 데니소바인 계통이 거의 사라질 때까지 생존했을 가능성이 있어 가장 최근의 데니소바인 화석으로 기록될 수 있다. 연대가 불확실하다는 점은 추가 발견과 연대 측정 기법의 개선이 필요함을 보여준다.

데니소바인의 적응력: 시베리아에서 열대 지역까지

대만에서 데니소바인이 확인되면서 이 고대 인류 집단의 알려진 지리적 분포가 크게 넓어졌다. 이전까지 데니소바인 화석은 시베리아와 티베트고원의 춥고 고도가 높은 환경에서만 발견됐다. 그러나 펑후 1 턱뼈는 데니소바인이 따뜻하고 습한 저지대에도 살았음을 보여준다. 이는 한때 호모 사피엔스만의 특징으로 여겨졌던 놀라운 적응력을 입증한다.

코펜하겐대의 고인류학자 파브리스 드메테르는 이러한 적응력의 의미를 다음과 같이 설명했다.

데니소바인이 다양한 환경에 적응할 수 있었다는 점을 보여줍니다. 우리는 그런 능력이 호모 사피엔스에게만 있다고 생각했습니다.

유전학적 증거도 데니소바인의 적응력을 뒷받침한다. 동아시아와 동남아시아, 오세아니아의 현대 인류 집단에는 데니소바인 DNA가 남아 있어, 데니소바인이 광범위한 지역에서 초기 현생 인류와 이종 교배했음을 보여준다. 특히 대만 남쪽의 필리핀 루손섬 주민은 데니소바인 조상의 비율이 가장 높은 집단에 속한다. 이는 데니소바인이 섬 동남아시아에 도달했거나 그곳으로 건너갔을 가능성을 시사한다.

신체적 특징: 데니소바인은 어떻게 생겼을까?

데니소바인 화석이 극히 드물어 외모를 복원하기는 어렵다. 그러나 펑후 1 턱뼈와 다른 유해에서 몇 가지 단서를 찾을 수 있다. 데니소바인은 네안데르탈인보다 아래턱뼈가 튼튼하고 어금니가 컸던 것으로 보인다. 펑후 1 턱뼈에는 현대 인류의 전형적인 특징인 뚜렷한 턱끝이 없고, 네안데르탈인과 비교해도 치아가 유난히 크다.

스미스소니언 국립자연사박물관의 고인류학자 라이언 맥레이는 다음과 같이 설명했다.

두 아래턱뼈 모두 현대 인류처럼 턱끝이 없기 때문에 턱선 앞부분이 우리보다 평평해 보였을 가능성이 큽니다. 연구진은 펑후 아래턱뼈가 남성의 것이라는 점을 신중하게 지적했습니다. 따라서 이 개체는 이 종에서 더 크고 튼튼한 쪽의 신체적 변이를 보일 수 있습니다. 다시 말해 데니소바인 여성의 외모가 같았는지, 상당히 달랐는지는 아직 알 수 없습니다.

흥미롭게도 펑후 1과 티베트 데니소바인의 아래턱뼈에는 모두 사랑니가 없다. 사랑니가 없는 것은 현대 인류에서 더 흔히 나타나는 특징이다. 원시적 특징과 진화된 특징이 함께 나타나는 점은 호모속 안에서 데니소바인이 독특한 진화 경로를 거쳤음을 보여준다.

인류 진화와 이동에 미치는 의미

펑후 1 턱뼈의 발견은 인류 진화에 대한 이해에 폭넓은 영향을 미친다. 데니소바인이 북아시아와 중앙아시아의 혹독한 기후에만 국한되지 않고, 혹한의 산악 지대부터 아열대 해안까지 다양한 환경에서 번성할 수 있었음을 직접 보여준다. 이러한 적응력은 네안데르탈인과 호모 사피엔스 등 다른 인류 집단과 교류하고 이종 교배하는 데 도움이 됐을 수 있다.

분자 인류학자이자 연구 공동저자인 프리도 벨커는 이번 발견의 중요성을 강조했다.

데니소바인에 관한 고고학 및 화석 자료가 너무 적어 그들이 왜 사라졌는지는 추측할 수밖에 없습니다. 하지만 데니소바인이 남긴 유산은 여전히 이어지고 있습니다. 오늘날 동아시아와 동남아시아의 일부 인류 집단은 유전체에 데니소바인 조상의 흔적을 지니고 있습니다.

현대 인류, 특히 동남아시아와 오세아니아 집단에서 데니소바인 DNA가 발견된다는 사실은 데니소바인이 널리 이동했고, 이주하던 호모 사피엔스와 교류했다는 가설을 뒷받침한다. 펑후 1 화석은 이 수수께끼를 푸는 데 중요한 단서를 더하며, 데니소바인이 아시아와 태평양 지역에 인류가 퍼져 나가는 과정에서 중요한 역할을 했을 가능성을 시사한다.

데니소바인 연구의 미래: 새로운 기법과 발견

고단백체학을 활용해 펑후 1 턱뼈가 데니소바인의 것임을 밝혀낸 성과는 고대 인류 화석 연구의 새로운 길을 열었다. 특히 DNA가 잘 보존되지 않는 지역에서 더욱 유용하다. 박물관과 연구기관이 첨단 기법으로 소장 자료를 다시 살펴보면 데니소바인 유해가 추가로 확인돼 이 수수께끼의 집단에 관한 이야기가 한층 선명해질 가능성이 크다.

대만 국립자연과학박물관의 고생물학자 장춘샹은 앞으로의 발견에 기대를 나타냈다.

제 소장품 안에도 우리가 아직 모르는 보물이 있을지 모릅니다.

대만해협 해저에서만 수천 점의 화석이 발굴된 만큼, 데니소바인의 분포와 다양성, 적응을 새롭게 이해할 가능성은 매우 크다. 새로운 발견이 이어질 때마다 아시아를 비롯한 여러 지역에서 펼쳐진 복잡한 인류 진화의 역사를 이해하는 데 한 걸음 더 다가가게 된다.

요약

• 대만 앞바다에서 발견된 펑후 1 턱뼈가 첨단 단백질 분석을 통해 데니소바인의 것으로 최종 확인됐다.
• 이번 발견으로 데니소바인의 알려진 분포 범위가 시베리아와 티베트에서 아열대 지역인 대만까지 넓어졌으며, 다양한 환경에 대한 적응력이 드러났다.
• 고대 단백질을 연구하는 고단백체학을 활용해 DNA 분석이 실패한 화석의 정체를 밝혀냈으며, 이는 화석 연구의 중요한 진전이다.
• 턱뼈는 튼튼한 신체적 특징과 큰 치아를 지닌 남성 개체의 것으로, 데니소바인의 해부학적 특징을 이해하는 데 도움이 된다.
• 화석 연대 측정은 여전히 어렵지만, 1만 년 전의 것일 가능성도 있어 가장 최근의 데니소바인 화석일 수 있다.
• 이번 발견은 데니소바인이 아시아와 오세아니아 전역에서 현생 인류와 이종 교배했다는 유전학적 증거를 뒷받침한다.
• 분자 분석 기법을 활용한 후속 연구로 데니소바인 화석이 더 발견돼 인류 진화에서 이들이 맡은 역할이 밝혀질 수 있다.