티베트 고원 카르스트 동굴 퇴적물을 튀어나온 데니소바인[2020]

데니소바인 연구가 요새 쏟아지거니와, 그런 데니소바인 정체 출현 과정에서 빼놓을 수 없는 몇 가지 사건이 있으니

아래 2020년 중국 과학계, 구체로는 중국과학원 연구 성과 발표도 개중 하나라 아무리 과거사라 해도 데니소바인이 어떤 과정을 거쳐 오늘에 이르렀는지를 짚어야 하는 과정에서 반드시 각인해 두어야 한다.  

Denisovan DNA Found in Sediments of Baishiya Karst Cave on Tibetan Plateau

CHEN Na | Oct 30, 2020

티베트 고원 바이시야 카르스트 동굴 퇴적물에서 데니소바인 DNA 발견

편집자: 첸 나 | 2020년 10월 30일

 

그림 1. 바이시야 카르스트 동굴Baishiya Karst Cave 발굴 현장 (사진: 한위안위안)

데니소바 동굴Denisova Cave 밖에서 발견된 최초의 데니소바인 화석인 샤허 하악골Xiahe mandible에 대한 연구 발표 1년 후, 같은 연구팀은 샤허 하악골이 발견된 티베트 고원Tibetan Plateau 바이시야 카르스트 동굴Baishiya Karst Cave (BKC) 퇴적물에서 데니소바인 DNA를 발견했다고 발표했다.

이 연구는 10월 29일 과학 저널 '사이언스'에 발표되었다.

연구팀은 중국과학원 티베트고원연구소Institute of Tibetan Plateau Research (ITP) 천파후(CHEN Fahu) 교수, 란저우Lanzhou 대학교 장둥주(ZHANG Dongju) 교수, 중국과학원 척추고생물·고인류학연구소Institute of Vertebrate Paleontology and Paleoanthropology (IVPP) 푸차오메이(FU Qiaomei) 교수, 막스플랑크 진화인류학연구소 스반테 파보Svante Pōēbo 교수, 그리고 울런공대학교Wollongong 리보(LI Bo) 교수가 이끌었다.

연구진은 최첨단 고유전학 기술을 이용해 BKC 발굴 과정에서 수집된 후기 플라이스토세 퇴적물 샘플에서 데니소바인 미토콘드리아 DNA(mtDNA)를 성공적으로 추출했다.

연구 결과, 이 데니소바인 집단은 데니소바 동굴에서 발견된 후기 데니소바인과 밀접한 관련이 있는 것으로 나타났으며, 이는 데니소바인들이 티베트고원에 오랫동안 거주하며 고산 환경에 적응했을 가능성을 시사한다.

 

그림 1. 바이시야 카르스트 동굴Baishiya Karst Cave (사진: 한위안위안)

데니소바인은 2010년 스반테 파보Svante Pō?bo 교수 연구팀이 처음 발견하고 확인했다.

거의 10년 후, 티베트 고원에서 샤허Xiahe 하악골이 발견되었다.

데니소바 동굴 밖에서 발견된 최초의 데니소바인 화석으로서, 이는 데니소바인이 중기 플라이스토세 후기에 세계의 지붕roof of the world이라 불리는 티베트 고원에 널리 퍼져 살았음을 확인시켜 주었다.

샤허 하악골은 데니소바인 연구에 큰 새로운 지평을 열었지만, DNA 분석과 확실한 층서학적, 고고학적 맥락이 부족했기에 데니소바인에 대한 정보는 여전히 상당히 제한적이었다.

2010년, 현재는 티베트 고고학 연구소(ITP) 소장인 천파후(CHEN Fahu) 교수가 이끄는 란저우 대학교 연구팀은 BKC와 동굴이 위치한 간자 분지Ganjia basin에서 발굴 작업을 시작했다.

이후 수천 점 석기와 동물 뼈가 발견되었고, 후속 분석 결과 석기는 주로 단순한 석핵박편 제작 기법을 사용한 것으로 나타났다.

발굴된 동물 종 중에서 상층부에서는 가젤과 여우가, 하층부에서는 코뿔소, 멧돼지, 하이에나가 주로 발견되었다.

일부 뼈에는 불에 탄 흔적이나 절단 자국이 있었는데, 이는 인간이 이 동굴에 오랫동안 거주했음을 시사한다.

 

그림 2. 야오쥔팅YAO Juanting과 천샤오산CHEN Xiaoshan이 퇴적물 DNA 샘플을 채취하는 모습 (사진: 한위안위안)

인간이 동굴에 언제 거주했는지 알아내기 위해 연구진은 상층부에서 발굴된 뼈 조각에 대한 방사성 탄소 연대 측정과 발굴된 모든 층에서 채취한 퇴적물에 대한 광학 연대 측정을 실시했다.

연구진은 14개 뼈 조각과 12개 퇴적물 샘플에서 약 3만 개 장석feldspar 및 석영quartz 광물 입자를 측정해 유적의 견고한 연대기적 틀을 구축했다.

연대 측정 결과에 따르면 가장 깊은 곳에 묻힌 석기는 약 19만 년 전에 매몰된 것으로 나타났다.

퇴적물과 석기는 적어도 약 4만 5천 년 전 또는 그 이후까지 시간이 지남에 따라 축적되었다.

동굴에 누가 살았는지 알아내기 위해 연구진은 발굴 과정에서 DNA 분석을 위해 특별히 채취한 35개 퇴적물 샘플을 퇴적물 DNA 분석 기술을 이용해 분석했다.

그 결과 242개 포유류 및 인간 미토콘드리아 DNA(mtDNA) 샘플을 확보하여 고대 인류와 관련된 DNA 기록을 풍부하게 했다.

흥미롭게도, 연구진은 약 10만 년 전과 6만 년 전에 퇴적된 네 개 서로 다른 퇴적층에서 데니소바인과 관련된 mtDNA와 일치하는 고대 인류 조각을 발견했다.

 

그림3. 푸차오메이FU Qiaomei가 IVPP 클린룸에서 침전물 샘플을 준비하고 있다 (사진: 왕샤오)

더욱 흥미로운 점은 6만 년 전 인류의 mtDNA가 러시아 알타이의 데니소바 동굴Denisova Cave in Altai에서 발견된 데니소바 3호와 4호 유골과 가장 유전적으로 가까운 관계를 보인다는 사실이다.

반면, 약 10만 년 전의 mtDNA는 데니소바 3호와 4호로 이어지는 계통과 분리된 양상을 보였다.

연구진은 BKC 퇴적물 DNA 분석을 통해 데니소바인이 데니소바 동굴 밖에서도 살았다는 최초의 유전적 증거를 발견했다.

이번 새로운 연구는 데니소바인이 시베리아에만 국한되지 않고 넓은 지역에 분포했으며, 고산지대 생활에 적응하여 티베트 고원의 현대 인류에게 그러한 적응력을 물려주었을 가능성을 뒷받침한다.

하지만 여전히 많은 의문점이 남아 있다.

예를 들어, BKC에서 발견된 데니소바인의 가장 최근 연대는 언제일까?

상위 세 지층의 변형된 특성 때문에 미토콘드리아 DNA를 퇴적 연대와 직접적으로 연관 짓기 어렵다.

퇴적 연대는 2만~3만 년 전으로 추정되지만, 이 후기 데니소바인들이 현대 인류와 접촉했는지 여부는 불확실하다.

또한, 미토콘드리아 DNA만으로는 BKC 데니소바인, 시베리아 데니소바 동굴 데니소바인, 그리고 현대 티베트인 사이의 정확한 계통 관계를 알 수 없다.

향후 이 유적에서 핵 DNA 분석이 이루어진다면 이러한 질문들을 더 깊이 탐구할 수 있을 것이다.