고대 인류 DNA, 이제는 시료 손상 없이 연구하기 위한 컴퓨터 단층 촬영(CT) 활용

by 본 대학교University of Bonn

측두골temporal bone과 추체부petrous portion 주요 해부학적 특징: a) 측두골이 강조된 인간 두개골, b) 측면에서 본 측두골, c) 추체부를 보여주는 내부에서 본 측두골, d) 내이와 중이의 위치를 보여주는 추체부 내부 상세도. 출처: PLOS One (2026). DOI: 10.1371/journal.pone.0334682

 
고대 DNA 연구가 활발히 진행되지만, 과학자들은 대체 불가능한 중요한 인류 유해를 어떻게 보존할 수 있을까?

본 대학교가 주도하는 국제 연구팀이 이 질문을 연구했으며, 그 결과는 PLOS One 저널에 발표되었다.

측두골의 추체부petrous part of the temporal bone는 인체 골격에서 가장 단단한 뼈다.

추체부에는 달팽이관을 포함한 내이가 위치해 평형 감각과 청각 기관을 보호한다.

일반인에게는 꽤 간단한 이야기다.

하지만 이 뼈 부분은 과학적으로 헤아릴 수 없을 만큼 귀중한 가치를 지닌다.

과거 시대 정보를 보존하고 있어 여러 연구 분야에 유용하게 활용될 수 있기 때문이다.

태아의 경우, 내이는 8주 만에 완전히 발달하며 그 이후로는 더 이상 변화하지 않는다.

게다가 달팽이관은 인체 골격에서 가장 밀도가 높고 광물화한 부분이다.

따라서 수 세기 동안 놀라울 정도로 잘 보존되어 고대 DNA 및 기타 생체 분자를 추출하기에 최적 장소다.

이 눈에 잘 띄지 않는 뼈 부분은 1만 개 이상 선사 시대 인류 유전체 분석에 사용되었으며, 염기서열 분석된 개체 거의 절반에서 추체골에서 고대 DNA가 추출되었다.

지속 가능한 접근 방식 필요

본 대학교 고고학 및 문화인류학 연구소 루밀라 파울라 메넨데스Lumila Paula Menéndez 박사는 이 방법의 인기에는 단점이 있다고 설명한다.

"측두골의 구조적 안정성 덕분에 미세한 형태학적 세부 사항을 분석하고 무작위적인 진화적 변화를 조사할 수 있습니다. 고대 DNA 분석에 유용할 뿐만 아니라, 측두골은 다른 학문 분야에서도 큰 관심을 받고 있습니다."

문제는 현재의 고대 DNA 추출 방법으로는 시료가 파괴되어 다른 과학 프로젝트에 사용할 수 있는 것이 남지 않는다는 것이다.

메넨데스 박사는 "측두골 시료 분석에 대해 전략적으로 생각해야 한다. 미래 세대를 위해 이 과학적 유산을 보존하고 다른 프로젝트 및 분야에서 추가 연구를 수행할 수 있도록 인류 유해를 보존하는 통일된 과학적 접근 방식을 마련해야 한다"고 강조한다.

측두골의 µCT 스캔 이미지는 a) 전면, b) 측면, c) 후측면에서 분할된 내이 또는 골미로(자홍색으로 강조 표시됨)를 보여준다. 각 이미지 a-d에서 위쪽 두 패널은 측두골과 내이의 3D 모델을 나타낸다(왼쪽 패널은 텍스처가 적용되었고, 오른쪽 패널은 투명하게 내이를 보여준다). 아래쪽 세 패널은 위에서 언급한 해부학적 직교 평면의 2D 단면을 보여준다. R(빨간색) = 축면, G(녹색) = 시상면, Y(노란색) = 관상면.

 
마이크로 컴퓨터 단층촬영의 가능성

마이크로 컴퓨터 단층촬영은 연구자들이 DNA 분석에 사용하기 전에 샘플을 디지털 방식으로 보존할 수 있는 잠재력을 지닌 방법으로 주목받는다.

하지만 "단층촬영에 사용되는 X선에 DNA가 손상될 수 있다는 우려가 있다"고 메넨데스는 말한다.

최근 발표된 한 연구는 바로 이 문제를 다루었으며, 아르헨티나 고고학 유적에서 발굴된 중기에서 후기 홀로세(약 6,000년 전부터 200년 전까지) 시대 측두골 샘플 93개를 분석했다.

93개 샘플 중 50개는 분자 분석 전에 마이크로 CT 스캔을 거쳤고, 나머지 43개는 스캔하지 않았다.

연구진은 두 그룹 측두골 샘플을 일반적으로 사용한 6가지 매개변수와 관련해 비교했다.

"예를 들어, 우리는 내인성 DNA 함량 endogenous DNA content을 살펴보았다"고 메넨데스는 설명한다.

"이 매개변수는 내인성 DNA의 상대적 비율, 즉 유해에서 유래한 DNA와 환경에서 유래한 미생물 DNA의 비율을 나타냅니다."

연구 대상에는 DNA의 판독 가능한 염기쌍 수와 미토콘드리아 및 핵 DNA가 외부 DNA에 오염된 정도 등도 포함되었다.

연구진은 스캔한 샘플과 스캔하지 않은 샘플 사이에 통계적으로 유의미한 차이가 없음을 발견했으며, 이를 바탕으로 측두골을 비롯한 모든 인체 유해를 미래의 다양한 연구에 활용할 수 있도록 보존하는 지속 가능한 워크플로우를 제안했다.

"제안된 다단계 접근 방식은 육안으로 확인할 수 있는 거시적 상태 평가에서 시작하여 디지털 보존 및 샘플 수집으로 이어진다"고 메넨데스 연구원은 설명한다.

그는 이 방법이 유해 파괴를 초래하는 절차적 단계를 최소화하면서 유골 컬렉션에서 얻을 수 있는 과학적 정보를 극대화한다고 믿는다.

이 방법은 동시에 인체 유해 처리와 관련된 윤리적 문제에 대한 해답을 제시한다.[국과수 같은 데서도 눈여겨 볼 만한 대목 아닌가 싶다.] 

Publication details
Lumila Paula Menéndez et al, µCT scanning effects on aDNA and a multi-step workflow for archaeological petrous portions, PLOS One (2026). DOI: 10.1371/journal.pone.0334682 

Journal information: PLoS ONE
Provided by University of Bonn