화살 독 제조에 사용된 재료 혼합의 가장 오래된 증거 남아공서 발견

by 저스틴 브래드필드Justin Bradfield, 더 컨버세이션The Conversation

(2025년 1월 23일) 1983년, 남아프리카공화국 한 동굴을 발굴하던 고고학자들은 특이한 대퇴골을 발견했다.

이 뼈는 특정되지 않은 영양 것으로, 7,000년 된 것으로 밝혀졌다.

엑스레이 촬영 결과, 세 개 변형된 뼈 화살촉이 골수강에 박혀 있었던 것으로 드러났다.

 

소과 동물bovid 대퇴골 중심부를 CT 스캔으로 얇게 자른 단면. 세 개 뼈 화살촉 조각과 독액이 보인다. 사진 제공: 알리에노르 뒤하멜Aliénor Duhamel 박사, CC BY-NC-ND

1983년 발굴이 마무리된 후, 이 뼈는 동굴에서 수습된 다른 유물들과 함께 비트바테르스란트Witwatersrand 대학교 고고학과 수장고에 보관되었다.

그 대퇴골은 2022년까지 그 자리에 그대로 있었다.

요하네스버그에서 차로 약 1시간 30분 거리에 있는 마갈리스버그 산맥Magaliesberg mountains 서쪽 크루거 동굴Kruger Cave에서 대퇴골이 발견된 이후, 새로운 고고학적 조사가 시작되었다. 

이러한 새로운 관심은 과학자들이 크루거 동굴의 보물들을 재조명하게 했다.

나는 크루거 동굴에 보존된 유기물질과 미래 세대를 위해 유적을 보존하는 데 관심이 있는 고고학자다.

요하네스버그 대학교 다른 과학자들과 함께, 나는 대퇴골에 퇴적물과 분해된 골수 이상 무언가가 들어있을 것이라고 생각했다.

우리는 남아프리카 공화국 이스턴케이프Eastern Cape에서 발견된 500년 된 약병의 화학 성분을 분석한 연구 결과를 발표한 바 있으며, 대퇴골 안에 있는 화살촉을 둘러싼 기질의 화학적 성분도 비슷한 방식으로 조사하기로 했다.

iScience에 발표된 우리의 연구 결과는 대퇴골의 내용물이 세계에서 가장 오래된 다성분 화살독일 가능성이 높다는 것을 밝혀냈다.

소과 동물bovid 대퇴골 중심부를 CT 스캔으로 얇게 자른 단면. 세 개 뼈 화살촉 조각과 독액이 보인다. 그에서 검출한 독극물 두 종류. DOI: 10.1016/j.isci.2024.111438

 

이것은 최소 두 가지 독성 식물 성분을 조합한 복잡한 제조법이다. 세 번째 독성 물질 존재를 시사하는 증거도 있다.

이것이 사냥용 독 사용의 가장 오래된 사례는 아니다.

사냥 무기에 독을 바르는 관습은 아프리카에서 투사체 기술이 발명된 시기와 함께 약 6만 년에서 7만 년 전에 시작된 것으로 추정한다.

하지만 그 시기의 독 사용에 대한 증거는 매우 불확실하며, 화학적으로 검증되지 않은 상태다.

이번 발견은 화살촉에 두 가지 이상의 식물 독소를 혼합해 사용한 가장 오래된 사례로 확인되었다.

독, 접착제, 또는 약용 등 다양한 목적으로 복잡한 제조법을 조합하는 능력은 당시 사람들의 인지 능력과 전통적인 약리학적 지식을 보여준다.

이 연구는 또한 고고식물학(고대 식물 유적 연구)과 유기화학이 과거에 대한 우리의 이해에 기여할 수 있는 잠재력을 강조한다.

더 나아가 이 두 학문이 어떻게 협력하여 과거의 이야기를 밝혀낼 수 있는지를 보여준다.

대퇴골 연구

1980년대에 촬영된 X선 이미지는 화질이 상대적으로 좋지 않았다.

그래서 우리는 마이크로 CT를 이용하여 대퇴골을 다시 촬영하기로 했다.

이 과정은 기본적으로 수천 개 X선을 사용하여 유물을 매우 높은 해상도로 3차원 형태로 재구성하는 것이다.

그 결과, 화살촉이 박힌 골수강을 채우고 있던 침전물 같은 물질이 일반적인 고고학적 퇴적물이 아니라는 사실이 밝혀졌다. 그것은 분명히 이물질이었다.

해당 물질의 작은 샘플을 채취해 화학 성분을 분석했다.

화학 분석 결과, 심장 근육 기능을 저해하는 두 가지 독성 심장 배당체toxic cardiac glycosides인 디지톡신digitoxin과 스트로판티딘strophanthidin이 검출되었다.

이 두 물질은 역사적으로 활 사냥과 관련된 독극물에 사용한 것으로 알려졌다.

또한 독성 렉틴인 리신toxic lectin ricin이 산화적으로 분해되어 생성될 수 있는 리시놀레산ricinoleic acid도 검출되었다.

이러한 유기 화합물과 우리가 확인한 다른 화합물들은 같은 식물에서 발견되지 않는다.

이는 독성 물질을 만들기 위해 여러 식물 성분이 혼합되었음을 시사한다.

디지톡신과 스트로판타딘을 함유한 식물 종은 크루거 동굴 주변에서 자연적으로 자라지 않는다.

발굴된 유물에 대한 고고식물학 연구에서도 이러한 식물 흔적은 발견되지 않았다.

이는 사람들이 재료를 구하기 위해 장거리 이동을 했거나, 이러한 식물들을 거래하는 활발한 교역이 존재했음을 시사한다.

연구자들은 장식품이나 화폐로 사용한 조개껍데기가 7,000년 전보다 훨씬 이전부터 아프리카 전역에서 장거리 운송되었다는 사실을 안다.

그러나 야생 식물이 이처럼 이른 시기에 장거리 이동을 했다는 것은 예상치 못한 사실이다.

사람들이 어떤 식물을 구해야 하는지, 어디에서 찾아야 하는지, 그리고 어떻게 효과적으로 사용해야 하는지 알고 있었다는 사실은 전통 약리학 지식 체계의 오랜 역사를 보여준다.

남아프리카에서는 침엽수 수지conifer resin로 만든 접착제와 황토 및 지방 혼합물이 최소 6만 년 전부터 사용되었다.

이 지역에서 식물 약효에 대한 기록된 지식은 대략 같은 시기로 거슬러 올라간다.

그러나 여러 성분을 조합한 가장 오래된 것으로 확인된 약은 (앞서 언급했듯이 남아프리카 공화국 동부 케이프 주에서 발견된 것으로) 불과 500년 전 것이다.

 

크루거 동굴의 위치와 상황, 그리고 뼈 화살촉과 독이 들어 있는 소의 대퇴골. DOI: 10.1016/j.isci.2024.111438

독과 무기

무기에 독을 바르는 것은 사냥 기술 발전의 진화적 진보를 보여준다.

역사 기록에 따르면 세계 대부분 지역 사냥꾼들은 식물과 동물에서 추출한 독성 화합물을 사용해 무기 성능을 높였다.

남아프리카에서는 다양한 식물과 동물을 여러 사냥꾼 집단이 화살촉에 사용한 것으로 알려졌다.

이러한 독은 종종 다양한 제조 과정을 거쳐 복잡한 형태로 조합되었다.

남아프리카에서 발견된 가장 오래된 분자 수준의 독 증거는 스와질란드와 남아프리카 국경에 위치한 레봄보 산맥Lebombo Mountains 보더 동굴Border Cave에서 출토된 2만 4천 년 된 나무 주걱wooden spatula에서 발견되었다. 

이 주걱에서는 리시놀산ricinoleic acid 흔적이 검출되었다. 리시놀산은 피마자 식물castor bean plant에서 발견되는 강력한 독소인 리신ricin의 부산물by-products (더 큰 유기 화합물의 작은 구성 분자) 중 하나다.

그러나 보더 동굴에서 발견된 주걱은 복잡한 제조법이 아닌 단일 성분으로 이루어진 독일 가능성이 높다.

잔지바르Zanzibar 쿠움비 동굴Kuumbi Cave에서 발견된 13,000년 된 퇴적층 뼈 화살촉에서 화살독으로 추정되는 물질이 발견되었다.

하지만 이 해석을 검증하기 위한 화학적 또는 기타 과학적 분석은 수행되지 않았다.

한편, 다른 연구팀은 최근 크루거 동굴에서 발견된 1,000년 된 화살에서 추출한 독을 분석했다.

심장 배당체cardiac glycosides의 산화 부산물 oxidative by-products이 확인되었지만, 이 시료는 더 오래된 대퇴골 용기에서 발견된 시료보다 훨씬 더 많이 분해된 상태였다.

대퇴골 용기가 생물학적 분해로 인한 심각한 손상을 막는 데 도움이 되었을 것으로 추측된다.

Publication details
Justin Bradfield et al, A 7,000-year-old multi-component arrow poison from Kruger Cave, South Africa, iScience (2024). DOI: 10.1016/j.isci.2024.111438 

Journal information: iScience 
Provided by The Conversation 

 

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