[식물고고] 지금의 보리는 다섯 개 야생 개체군과 인간 개입이 만들었다

라이프니츠 식물유전학·작물연구소Leibniz Institute of Plant Genetics and Crop Plant Research (IPK) 제공

라이프니츠 식물유전학·작물연구소(IPK)가 주도한 국제 연구팀은 현대 보리가 비옥한 초승달 지대 전역에 분포하는 여러 야생 개체군에서 유래한 "모자이크형 기원mosaic origin"을 지녔음을 밝혀냈다. (사진 제공: IPK 라이프니츠 식물유전학·작물연구소/ D. Hirsz)

(2025년 9월 24일) 보리는 1만 년 이상 재배된 세계에서 가장 오래된 재배 작물 중 하나다.

과학자들은 오랫동안 보리가 단 한 곳에서만 재배되었다고 믿었다.

그러나 라이프니츠 식물유전학·작물연구소(IPK)가 주도한 국제 연구팀은 현대 보리가 비옥한 초승달 지대 전역에 분포하는 여러 야생 개체군에서 유래한 "모자이크형 기원mosaic origin"을 지녔다는 사실을 밝혀냈다.

이 연구 결과는 네이처Nature에 게재되었다. 

연구팀은 보리(Hordeum vulgare)의 진화와 재배화에 대한 심층적인 연구를 수행했다.

연구팀은 함께 유전됨으로써 유전적 "구성 요소building blocks"처럼 작용하는 DNA 부분인 소위 하플로타입haplotypes에 초점을 맞췄다.

보리의 역사를 추적하기 위해 과학자들은 IPK 유전자은행의 보리 682개체와 최대 6,000년 된 고대 탄화 곡물을 포함한 23개 고고학적 보리 유물의 유전 물질을 분석했다. 

특히, 연구팀은 서아시아와 중앙아시아 여러 지역에서 채집한 야생 보리 380개체와 재배 보리 302개체를 비교 분석했다.

그들의 목표는 주요 하플로타입이 보리 게놈에 언제 어디서 도입되었는지 밝히는 것이었다. 
 

야생 및 재배 보리의 다양성 패널.

이번 연구 제1저자인 위궈Yu Guo는 "보리는 오랫동안 그리 생각했지만 단일 기원에서 유래한 것이 아니다"고 말하며, "오히려 보리 게놈은 비옥한 초승달 지대와 인접 지역에서 연구한 다섯 개 야생 보리 집단이 기여함으로써 이루어진 흥미로운 모자이크와 같다"고 덧붙였다.

비옥한 초승달 지대는 오늘날의 이라크에서 터키를 거쳐 이스라엘까지 뻗어 있는 지역으로, 농업의 발상지로 여겨진다. 

이 지역에서 보리 재배는 인류가 영구적으로 정착하기 훨씬 이전인 약 1만 년 전 신석기 혁명 시기에 시작되어 수천 년 동안 지속되었다.

궈 교수는 "보리 재배에 필수적인 일부 유전자형, 예를 들어 알곡이 떨어지지 않는 이삭을 만드는 유전자형은 2만 7천 년 전에 이미 나타났는데, 이는 우리가 고고학적 유물에서 재배 보리 흔적을 발견하기 훨씬 이전이다"고 덧붙였다. 

비옥한 초승달 지대를 넘어 보리가 퍼져나가는 과정은 순탄치 않았다.

"이러한 확장은 지역 야생 개체군과 이미 재배된 보리 품종 간 반복적인 유전자 흐름, 그리고 인간의 이주와 무역으로 형성되었습니다. 이는 오늘날의 유전적 다양성에 큰 영향을 미쳤습니다."

IPK 재배작물 유전체 연구 그룹 책임자인 마틴 마셔Martin Mascher 박사는 말한다.

조사된 다섯 가지 야생 보리 개체군은 모두 각기 다른 정도로 재배 보리의 유전자 풀에 기여했다. 

약 8,500년 전 농업이 비옥한 초승달 지대에서 확산하면서, 재배 보리는 서부 계통(중동과 유럽), 동부 계통(중앙아시아와 동아시아), 그리고 에티오피아 계통 세 가지로 나뉘었다.

부서지기 쉬운 이삭이 아닌 특성non-brittle ear, 6열 보리six-row barley, 또는 껍질이 없는 보리naked barley (껍질이 없는 보리)와 같은 재배 형질과 관련된 중요한 유전자들은 서로 다른 시기와 지역에서 발생했다.

예를 들어, 껍질이 없는 보리 형질을 나타내는 돌연변이는 약 16,000년 전에 발생했다. 

특히 이스라엘 고고학 유적에서 발굴된 고대 DNA 분석은 더 깊은 통찰력을 제공했다.

요람 동굴Yoram Cave (6,000년 전), 아비오르 동굴Abi'or Cave (2,000년 전), 그리고 팀나Timna 인근 구리 광산(3,000년 전)에서 발견된 보리 알갱이 분석 결과, 유전적 다양성이 시간이 지남에 따라 증가했음을 알 수 있었는데, 이는 무역과 인구 이동으로 인해 다른 지역과의 유전자 유입 때문인 것으로 추정된다. 

바르 일란Bar Ilan 대학교 고고식물학 연구소 소장인 에후드 바이스Ehud Weiss 교수는 다음과 같이 말한다.

"이러한 발견은 갈릴리 호숫가에 위치한 오할로 유적Ohalo site에서 발견된 23,000년 전 곡물 농업에 대한 기존 연구 결과를 강화하고 유전체학적 차원을 더해줍니다.

이 모든 결과는 이 지역이 식물 재배화 중심지였음을 보여주며, 매우 잘 보존된 건조 고고학적 기록이 희귀한 식물학적, 유전학적 보고임을 강조합니다.

이는 새로운 연구 방향을 제시하고 최근까지 해결 불가능하다고 여긴 질문들에 대한 해답을 제공합니다." 

보리의 과거에 대한 이러한 새로운 관점은 연구자들이 작물이 다양한 환경에 어떻게 적응하는지 이해하는 데 도움을 준다.

곡물 유지력이나 이삭 모양과 같은 형질은 여러 번 독립적으로 진화했다.

마셔 박사는 "이번 연구는 인류 역사가 재배 식물의 역사와 얼마나 밀접하게 연결되어 있는지를 보여준다"며 "보리의 DNA를 읽는 것은 수천 년에 걸친 인류 문명을 읽는 것과 같다"고 덧붙였다. 


Publication details
Martin Mascher, A haplotype-based evolutionary history of barley domestication, Nature (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-09533-7. http://www.nature.com/articles/s41586-025-09533-7

Journal information: Nature 
Provided by Leibniz Institute of Plant Genetics and Crop Plant Research