유라시아 3만7천년 질병 지도를 그리다

신석기 후기 두개골. 최근 연구에서 과학자들은 두개골과 치아에서 DNA를 추출하여 질병의 흔적을 찾았습니다. Marie Louise Jørkov, CC BY-NC 3.0

 
과학자들이 고대 DNA를 이용하여 유럽과 아시아에서 3만 7천 년간의 질병 지도를 작성했다.

조류 인플루엔자avian influenza부터 지카 바이러스Zika virus까지, 200개가 넘는 현대 질병이 인수공통전염병zoonoses으로 분류된다.

인수공통전염병은 다른 동물을 통해 인간에게 전파될 수 있는 질병이다. 

코로나19, 말라리아, 라임병Lyme disease만 봐도 알 수 있듯이, 만연하고 널리 퍼져 있는 인수공통전염병은 현대의 질병 발생, 유행병 및 연구의 중심에 서 있는 경우가 많다.

알려진 전염병 10건 중 6건은 인수공통전염병이며, 인간에게 영향을 미치는 신종 또는 신종 질병 4건 중 3건은 동물에서 유래한다. 

과학자들은 오랫동안 이러한 질병들이 동물이 가축화할 무렵부터 본격적으로 사회에 영향을 미치기 시작했다고 추측해 왔지만, 지금까지 유전적 증거가 부족하거나 구체적인 발생 시기를 명확히 밝혀내지 못했다. 

이달 초 네이처(Nature)지에 발표된 새로운 연구에서 과학자 팀은 지난 3만 7천 년 동안 유럽과 아시아에서 발생한 214개 질병의 유전적 역사를 추적했다.

그들의 연구 결과는 축산업 발전이 인류와 질병의 관계에 영구적인 영향을 미쳤다는 강력한 증거를 제시하지만, 시기는 그들의 예상을 뒤엎었다. 

연구진은 인수공통감염병이 약 6,500년 전에 출현하여 5,000년 전에 급증했다는 사실을 발견했다.

뉴욕타임스의 칼 치머Carl Zimmer는 메소포타미아와 동남아시아에서 인간이 가축을 가축화하기 시작한 지 수천 년 후였기에 연구진을 놀라게 했다고 보도했다.

그러나 유전적 증거는 아시아와 러시아에서 인수공통감염병이 처음 유행하기 시작한 것은 공동체가 수렵 채집 생활에서 유목 가축이나 농업으로 전환하면서였음을 시사한다. 

이미 말을 길들인 유목 공동체는 소가 끄는 마차를 타고 이동하기 시작했으며, 이를 통해 더 먼 거리를 이동하고 다른 유목 공동체와 상품, 사상, 질병을 교환할 수 있었다.

일부 병원체는 그보다 더 일찍 동물에서 인간으로 전파되었을 가능성이 있지만, 이러한 변화로 인해 확산이 더욱 확산되었다고 연구진은 시사한다. 

이 연구에 참여하지 않은 시드니 대학교의 바이러스학자 에드워드 홈즈Edward Holmes는 네이처의 스미리티 말라파티에게 "이 연구 규모는 정말 놀랍다"고 말했다.

"기술적으로 정말 대단한 업적입니다." 

고대 인류 유해의 DNA에 대한 광범위한 분석을 통해 이 연대기가 가능해졌다.

연구진은 1,313구 인간 유골에서 채취한 치아와 뼈에서 미생물 유전 물질의 잔해를 추출하여 박테리아, 기생충, 바이러스에서 추출한 5,486개 DNA 염기서열을 확인했다.

이 유해 중 다수가 같은 무덤에서 발견되었는데, 이는 단일 전염병으로 여러 사람이 사망했음을 시사한다. 

연구에서 분석된 1,300개 이상의 골격 샘플의 분포 및 위치 맥락. Sikora et al., Nature, 2025

연구진은 인수공통감염병이 왜 당시에 발생했는지 정확히 알지 못한다.

그러나 이 연구는 시간이 지남에 따라 이러한 병원체의 돌연변이가 질병에 가장 먼저 걸린 유목민의 면역 체계를 강화하는 데 도움이 되었고, 정체한 농부와 수렵 채집민은 새로운 질병에 더 많이 노출되었다는 기존 증거를 바탕으로 한다.

반면, 작년 연구에서 제시되었듯이, 이러한 유목민 진화하는 면역 체계는 다발성 경화증multiple sclerosis을 포함한 만성 질환에 취약하게 만들었을 가능성도 있다. 
 
병원체가 오래전 인간에게 영향을 미친 방식을 이해하는 것은 질병에 대한 현대적인 치료법과 예방 방법을 개선하는 데 도움이 될 수 있습니다.  

코펜하겐 대학교 진화유전학자이자 이번 연구와 작년 논문 수석 저자인 에스케 윌러슬레브는 성명을 통해 "과거에 성공적이던 돌연변이는 다시 나타날 가능성이 높다"라고 말했다.

"이러한 지식은 미래 백신 개발에 중요합니다. 현재 백신이 충분한 예방 효과를 제공하는지, 아니면 돌연변이로 인해 새로운 백신을 개발해야 하는지 테스트할 수 있기 때문입니다." 

과학자들이 분석한 약 5,500년 전 샘플에는 중세 유럽 인구 30~50%를 사망에 이르게 한 전염병 원인균인 예르시니아 페스티스(Yersinia pestis) 세계에서 가장 오래된 유전적 흔적이 포함되어 있었다.

이 병원균은 벼룩에서 설치류를 거쳐 오늘날까지도 인간에게 전파되고 있으며, 이는 인수공통전염병이 인류 역사와 문화에 얼마나 큰 영향을 미쳤는지 보여주는 한 가지 예일 뿐이다. 

윌러슬레브는 성명서에서 "이러한 감염병은 단순히 질병을 유발하는 데 그치지 않고 인구 붕괴, 이주, 그리고 유전적 적응에도 기여했을 가능성이 있다"고 덧붙였다. 

인간의 뼈와 치아에서 발견된 다른 질병 흔적으로는 말라리아(4,200년 전), 나병leprosy(1,400년 전), B형 간염Hepatitis B(9,800년 전), 디프테리아diphtheria(11,100년 전) 등이 있다.  

이 연구는 방대하지만 몇 가지 한계점이 있다고 과학자들은 지적한다.

많은 바이러스 유전자는 RNA로 암호화해 있는데, 이 프로젝트에서는 이를 연구하지 않았다.

또한, 이 연구에서는 샘플에 저농도로만 존재한 일부 병원균을 놓쳤을 가능성도 있다.

또한, 밝혀진 역사는 유골 샘플이 발견된 유라시아 지역에 국한한다.

예를 들어, 아프리카 고대 DNA 샘플은 이 연구에서 널리 접근하기 어려웠다고 코펜하겐 대학교 유전학자이자 주저자인 마틴 시코라Martin Sikora는 뉴욕 타임스와의 인터뷰에서 밝혔다. 

시코라는 성명에서 "과거에 무슨 일이 있었는지 이해하면 미래에 대비하는 데 도움이 될 수 있습니다."라고 덧붙였다.

"새롭게 출현하는 많은 전염병이 동물에서 유래할 것으로 예상됩니다."