DNA 분석 결과 유럽 후기 네안데르탈인은 단일 집단서 유래

by 크리스트프리드 도르니스Christfried Dornis, 튀빙겐 대학교

빙하기 당시 네안데르탈인이 마주한 빙하 지형 상상도. 사진 제공: 파드칼레 고고학국/브누아 클라리스

 
새로운 DNA 데이터와 고고학적 증거를 결합한 연구에 따르면, 유럽의 마지막 네안데르탈인은 약 4만 년 전 멸종하기 전까지 상당한 인구 변동을 겪었고, 그 결과 유전자 풀의 다양성이 매우 낮았던 것으로 나타났다.

이번 연구에서 튀빙겐 대학교 젠켄베르크 인류 진화 및 고환경 센터 코시모 포스트Cosimo Posth 교수가 이끄는 국제 연구팀은 유럽 네안데르탈인의 극적인 유전적 변천사를 추적했다.

연구진은 이미 유럽 전역에 널리 분포한 초기 네안데르탈인 집단이 대부분 사라졌다는 단서를 확보한 상태였다.

새로운 연구에 따르면, 약 7만 5천 년 전 한 집단이 현재의 프랑스 남서부 지역에 해당하는 기후 피난처로 후퇴하여 혹독한 환경에서 살아남았고, 이 생존자들 후손들이 약 6만 5천 년 전부터 유럽 전역으로 퍼져나갔다고 한다.

유전적으로 거의 모든 후기 네안데르탈인은 이 하나의 계통에서 유래했다.

포스트와 그의 연구팀은 또한 이 네안데르탈인 개체 수가 약 4만 5천 년 전에 급격히 감소했다는 사실을 발견했다.

이러한 감소는 매우 빠르게 진행되어 약 4만 2천 년 전에 최저치를 기록했는데, 이는 네안데르탈인이 완전히 멸종하기 직전 시기였다.

이 연구는 PNAS 저널에 발표되었다.
 

프랑스 투르투아락 바위그늘Tourtoirac rock shelter 발굴 현장. 본 연구에서 분석된 네안데르탈인 유해 3개체가 이곳에서 발견되었다. 사진 제공: 뤽 도용

유전적으로 네안데르탈인은 약 4만 년 전에 네안데르탈인을 대체한 현생 인류인 호모 사피엔스와 명확하게 구분된다.

"우리는 네안데르탈인이 약 40만 년 전부터 4만 년 전까지 유럽에 지속적으로 거주했다는 증거가 있습니다. 하지만 그들의 인구 변천사에 대한 정보는 단편적일 뿐입니다." 포스트 말이다.

"지금까지 우리는 네안데르탈인이 멸종하기 전의 진화 과정에 대해 아는 것이 거의 없습니다." 

따라서 그와 그의 연구팀은 약 6만 년 전부터 4만 년 전까지 산 후기 네안데르탈인에 특히 관심을 가졌다.

희귀한 새로운 네안데르탈인 10구

연구진은 동굴과 암굴에서 발견된 다양한 네안데르탈인 치아와 뼈 샘플에서 미토콘드리아를 집중적으로 분석했다. 

세포 내 작은 기관인 미토콘드리아는 세포핵의 주 DNA와는 별개로 유전되는 자체 DNA가 있다.

포스 연구팀 샤룰라 포티아두Charoula Fotiadou 연구원(본 연구 제1저자)은 "미토콘드리아 DNA는 인간의 전체 게놈만큼 많은 유전 정보를 담지는 않지만, 일반적으로 더 오래 보존되고 얻기 쉽다"고 설명했다.

연구팀은 벨기에, 프랑스, 독일, 세르비아 6개 유적에서 발굴한 새로운 네안데르탈인 10구의 미토콘드리아 DNA를 분석했다.

이 샘플들은 이전에 발표된 49개체 네안데르탈인 미토콘드리아 DNA 샘플과 함께 분석되었다.

이번 연구 결과는 하이델베르크 과학 아카데미, 젠켄베르크 연구소, 프랑크푸르트 자연사 박물관, 튀빙겐 대학교가 공동으로 개발한 ROCEEH(인류 초기 확산에서 문화의 역할) 프로젝트에서 구축한 대규모 고고학 데이터베이스인 ROAD에서 얻은 유럽 내 네안데르탈인 존재 관련 데이터와 결합되었다.

ROCEEH 프로젝트 공동 저자인 예스퍼 보레 페데르센Jesper Borre Pedersen은 "이를 통해 두 가지 증거를 통합하고 공간과 시간 관점에서 네안데르탈인 인구 변동사를 재구성할 수 있었다"고 말했다.
 

최소 85% 위치에서 네안데르탈인 미토콘드리아 DNA(mtDNA) 서열이 확인된 고고학 유적들을 나타낸다. 본 연구에서 mtDNA를 분석한 유적과 이전에 발표된 MIS 5-4 및 MIS 3 네안데르탈인 mtDNA가 분석된 유적은 범례에 표시했다. 한 유적에서 여러 개체 mtDNA가 확인된 경우, 해당 개체 수(n)를 유적 이름 아래 또는 옆에 표시했다. DOI: 10.1073/pnas.2520565123

 
후기 네안데르탈인은 모두 같은 계통이었다

이 연구는 약 7만 5천 년 전 빙하기의 혹독한 기후 조건이 유럽 네안데르탈인에게 심각한 영향을 미쳐 유전적 다양성을 지닌 그들의 개체 수를 감소시켰다는 사실을 시사한다.

연구진은 이 시기에 고고학 유적 수가 줄어들고 남서유럽에 집중되기 시작했다고 밝혔다.

포스트 연구원은 "우리의 데이터를 통해 네안데르탈인이 현재의 프랑스 남서부 지역으로 후퇴했음을 지리적으로 재구성할 수 있었다. 그곳에서 약 6만 5천 년 전 새로운 개체군이 출현하여 이후 유럽 전역으로 퍼져 나갔다"고 말했다.

"이것이 이베리아 반도에서 캅카스에 이르기까지 지금까지 염기서열 분석된 거의 모든 후기 네안데르탈인이 동일한 미토콘드리아 DNA 계통에 속하는 이유를 설명합니다." 

이는 유럽 네안데르탈인의 유전적 역사에 엄청난 변화가 있었음을 보여준다.

또한 연구진은 통계 프로그램을 사용해 시간에 따른 미토콘드리아 DNA 다양성의 유전적 변화가 개체군 규모가 일정했다는 가정과 일치하는지 계산했다.

하지만 실제로는 그렇지 않았다.

계산에 따르면 네안데르탈인 수는 약 4만 5천 년 전에서 4만 2천 년 전 사이에 급격하게 감소했다.

포스트 교수는 "유전적으로 볼 때, 후기 네안데르탈인은 매우 동질적인 집단이었다"고 말하며, "따라서 낮은 유전적 다양성, 그리고 어쩌면 그로 인한 소규모 집단의 고립이 네안데르탈인의 멸종에 기여했을 가능성이 있다"고 덧붙였다.


Publication details
Charoula M. Fotiadou et al, Archaeogenetic insights into the demographic history of Late Neanderthals, Proceedings of the National Academy of Sciences (2026). DOI: 10.1073/pnas.2520565123 

Journal information: Proceedings of the National Academy of Sciences 
Provided by University of Tübingen