아이스맨 외치 아이스맨에서 고위험 HPV 변종 발견
아이스맨 외치Ötzi, 오랜 바이러스 기원설에 새로운 장을 열 수도
30년 넘게 외치는 연구자들에게 일종의 타임캡슐 역할을 한다. 알프스 산맥에서 발견된 그의 유골은 놀라울 정도로 잘 보존돼 과학계에 새로운 발견을 끊임없이 안겨준다.
최근 새로운 분석 결과에 따르면 외치는 고위험 인유두종바이러스human papillomavirus (HPV) 16형[HPV16]을 보유했으며, 이 바이러스가 기존 모델에서 제시된 것보다 훨씬 이른 시기에 현대 인류에게 전파되었을 가능성이 제기되었다. (Live Science)
이 발견은 매우 중요하다.
HPV16은 오늘날 가장 잘 알려진 "발암성oncogenic"(암 관련cancer-linked) HPV 유형 중 하나이며, 그 진화적 역사에 대해서는 여전히 논쟁이 진행 중이기 때문이다.
수만 년 간격을 두고 발견된 고대 현대 인류 유전체에서 HPV16이 실제로 나타난다면, 이는 이 바이러스가 주로 네안데르탈인과의 이종교배를 통해 현대 인류에게 전파되었다는 기존 통설에 심각한 의문을 제기한다. (Live Science)
새로운 연구의 주장(그리고 논란이 되는 이유)
언론에서 논의되는 이 이야기는 동료 심사 전에 공개적으로 공유된 연구 논문인 프리프린트를 기반으로 하며, bioRxiv에 게시됐다.
해당 연구팀은 약 5,300년 전에 산 외치Ötzi와 서부 시베리아에서 발견된 45,000년 전 현대 인류인 우스트이심Ust’-Ishim에서 뽑아낸 기존 DNA 염기서열 데이터를 재확인해 HPV16 기록과 일치하는 DNA 조각을 보고했다. (All That’s Interesting)
고대 DNA는 단편화하고 오염 가능성이 항상 존재하기 때문에, 연구진은 HPV와 유사한 염기서열이 단순히 짧은 염기서열로 인해 생성된 무작위적인 "잡음noise"일 가능성을 검증했다고 한다.
연구팀은 인터뷰 요약에서 이러한 검증을 통해 HPV 신호가 실제라는 확신을 갖게 되었다고 밝혔다.
제1 저자인 줄리아나 야지기Juliana Yazigi는 라이브 사이언스Live Science와의 인터뷰에서 "우리는 가장 오래된 HPV 증거를 확보했다"고 말했다.
하지만 모든 사람이 이러한 강력한 해석에 동의하지는 않는다.
이번 연구에 참여하지 않은 코엔라드 반 도어슬라에르Koenraad Van Doorslaer(애리조나 대학교)는 라이브 사이언스와의 인터뷰에서 우스트-이심에는 이미 네안데르탈인 DNA가 있기 때문에 (저 바이러스와 관련한) 네안데르탈인과의 연관성을 부정하는 주장은 "과장되었을 수 있다"고 말한다.
즉, 네안데르탈인 조상과 HPV 조각이 함께 동시에 발견되었다고 해서 이종교배를 통한 전염 가능성을 완전히 배제할 수는 없다는 것이다.
외치 유골이 그를 둘러싼 과학적 사실들을 계속해서 뒤집어 놓는 이유는 무엇일까?
외치는 1991년 오스트리아-이탈리아 국경 알프스 고지대에서 발견되었으며, 그의 유골은 매우 잘 보존되어 있어 지금까지 발굴된 인류 유골 중 가장 집중적으로 연구된 사례 중 하나다.
이는 병원균 연구에도 중요한 의미를 갖는다. 고대 바이러스는 부러진 뼈를 눈으로 확인할 수 있는 것처럼 육안으로 관찰할 수 없기 때문에, 고품질 유전자 데이터 세트를 재검토하는 능력은 매우 중요하다. (Live Science)
이번에 새롭게 제기된 HPV 관련 주장은 Ancient Origins 독자들에게도 익숙한 오래된 논쟁, 즉 네안데르탈인이 유라시아인과의 접촉 과정에서 호모 사피엔스에게 HPV 계통을 전파했는지 여부에 대한 논쟁의 중심에 서게 되었다.
2021년 Ancient Origins에 실린 한 아티클은 암과 관련된 HPV16 계통이 네안데르탈인과의 이종교배를 통해 현생 인류에게 전파되었을 가능성을 제시한 기존 모델링 연구 결과를 요약했는데, 이번 고대 유전체 분석 결과는 이러한 가설에 도전장을 내민다. (Ancient Origins)
더 넓게 보자면, HPV 이야기는 점점 더 두드러지는 추세에 부합한다. 유전학 연구는 고대 인류, 특히 네안데르탈인이 "질병 없는" 선사시대를 살았던 것이 아님을 계속해서 밝혀낸다.
Ancient Origins는 이전에도 네안데르탈인 유전자 염기서열 분석 데이터에서 발견된 바이러스 DNA 신호, 특히 유두종 바이러스(HPV)에 대한 보고서를 다룬 바 있으며, 이는 일부 감염병의 뿌리가 얼마나 깊을 수 있는지를 보여준다. (Ancient Origins)
다음 단계: 더 큰 고대 바이러스 연대기
현재로서는 가장 큰 한계점은 여전히 가장 단순한 사실이다.
이 연구는 제한적인 고대 데이터 세트와 아직 동료 검토를 거치지 않은 사전 논문에 기반한다.
하지만 이 결과가 타당하다면, 연구자들은 더욱 정교한 모델, 즉 HPV16(또는 적어도 HPV16과 유사한 계통)이 빙하기 후기 훨씬 이전부터 현대 인류 집단에 이미 뿌리내리고 있었고, 인류 집단 간 전파 방향이 단순하지 않다는 모델을 향해 나아가게 될 것이다.
또한 이 연구는 "고대 병원체 탐색"이 선사시대를 연구하는 강력한 도구가 되고 있는 이유를 보여준다.
연구자들이 여러 고대 게놈에서 바이러스 조각을 안정적으로 검출하고 비교할 수 있게 되면, 새로운 질문을 던질 수 있게 된다.
어떤 감염이 이주와 함께 확산되었는지, 어떤 감염이 인간과 함께 진화했는지, 그리고 어떤 감염이 접촉 사건을 통해 인류 집단 간에 전파되었는지 등을 알아낼 수 있다.
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이상은 Ancient origins 아티클이며, 이해에 분명하지 아니하는 측면이 있거니와, 이 소식을 전한 라이브 사이언스 보도로써 보완하면 아래와 같다.
비교하면 후자 아래 보도가 훨씬 이해가 요연하다.
연구진은 이전에 수집된 이들의 고대 유전자 데이터를 분석한 결과, 두 개체 모두 HPV16에 감염되었을 가능성이 높다는 사실을 발견했다고 12월 16일 생물정보학 온라인 학술지(bioRxiv)에 게재된 논문 초안에서 밝혔다.
아직 동료 심사를 거치지 않은 이 연구에서 저자들은 현대 인류에서 HPV16의 "가장 초기 분자적 증거"를 제시한다고 주장한다.
연구진은 현대 인류에서 HPV16이 발견된 이 매우 초기의 증거는 약 6만 년 전부터 3만 4천 년 전까지 유라시아에서 우리와 함께 산 네안데르탈인이 이 바이러스를 우리에게 전파했다는 기존 가설에 도전한다고 밝혔다.
하지만 연구팀은 표본 크기가 두 명으로 작기 때문에 HPV16 기원을 정확히 알기는 여전히 어렵다고 인정했다.
고대 인류의 HPV
HPV는 주로 직접적인 피부 접촉이나 성 접촉을 통해 전염되는 다양한 바이러스 계열로, 오늘날에도 흔히 발견된다.
대부분 감염은 무증상이지만, 소수의 경우 HPV16 및 기타 고위험 유형(일명 "발암성" 유두종 바이러스)이 일부 암 발생을 촉진할 수 있다.
유두종 바이러스의 임상적 중요성은 잘 알려져 있지만, 선사 시대 인류 집단에서의 발생에 대해서는 알려진 바가 거의 없다.
이번 연구에서는 암과 관련된 유두종 바이러스, 특히 HPV16이 현대 인류에게 얼마나 오래전부터 존재해 왔는지에 대한 오랜 질문을 탐구했다고 브라질 상파울루 연방대학교 의과대학 의료생물정보학센터 마르셀로 브리오네스 교수는 라이브 사이언스와의 이메일 인터뷰에서 밝혔다.
브리오네스 박사는 "이번 결과는 HPV16이 해부학적으로 현생 인류와 매우 오랜 기간 연관되어 왔으며, 아프리카 이외 지역에서 주요 인구 분화가 일어나기 훨씬 이전, 즉 5만 년에서 6만 년 전 이전부터 존재했을 가능성이 높다는 것을 시사한다"며, "이는 발암성 인유두종바이러스가 최근에 나타난 병원체가 아니라 숙주의 오랜 동반자로서, 오랜 진화적 시간 규모에 걸쳐 영장류 및 인간과 함께 진화해 왔다는 생각을 뒷받침한다"고 말했다.
연구진은 외치와 시베리아인Siberian man[혹은 시베리아 남자]으로 알려진 우스트이심Ust'-Ishim의 공개된 유전체 염기서열 데이터 세트를 재분석했다.
브리오네스 연구원은 이 두 사람이 가장 잘 보존되고 특성이 잘 규명된 고대 인류 유전체 중 하나이기 때문에 연구 대상으로 선정했다고 밝혔다.
외치는 5,300년 전 유해가 1991년 오스트리아-이탈리아 국경의 알프스 산맥 고지대에서 발견된 자연 미라다. 놀라울 정도로 잘 보존된 그의 시신, 옷, 도구는 이 지역의 선사 시대 생활을 엿볼 수 있는 귀중한 자료를 제공한다.
한편, 2008년에 발견된 우스트이심은 약 4만 5천 년 전 현재의 서부 시베리아 지역에 산 인류다. 그의 유해(다리뼈 하나)는 지금까지 염기서열 분석이 완료된 가장 오래된 현대 인류 유전체 중 하나를 제공했다.
브리오네스 연구팀은 유전체 데이터 세트에서 알려진 HPV 유전체와 일치하는 DNA 조각을 검색했다.
연구진은 두 사람 모두에게서 HPV16(특히 HPV16A로 알려진 계통)과 일치하는 여러 DNA 조각을 발견했으며, 이는 두 사람 모두에 이 바이러스가 존재했음을 시사한다.
현대 인류에서 HPV16이 언제 출현했는지에 대한 기존 가설들은 대부분 바이러스의 시간 경과에 따른 진화 과정을 컴퓨터 모델로 분석한 것에 기반했다.
연구자에 따르면, 이러한 모델들은 바이러스가 고대부터 진화했음을 시사하지만, 직접적인 생물학적 증거는 부족했다.
일반적으로 컴퓨터 모델은 유두종 바이러스가 수억 년 동안 척추동물과 함께 진화했을 가능성을 제시한다.
이번 연구 논문은 HPV 집단의 궁극적인 기원을 직접적으로 다루지는 않지만, 적어도 한 가지 고위험 유형이 최소 4만 5천 년 전부터 현대 인류에게 존재했음을 보여준다.
브리오네스 연구원은 이러한 초기 출현 시기를 고려할 때, 이번 연구 결과는 네안데르탈인이 이종교배를 통해 선사시대 호모 사피엔스에게 HPV16A를 전파했다는 기존 가설에 의문을 제기한다고 말했다.
다만, 그는 이번 연구의 결론이 데이터 세트의 규모 때문에 "제한적"이라고 덧붙였다.
이번 연구에 참여하지 않은 애리조나 대학교 면역생물학과 임시 공동 학과장인 코엔라드 반 도어슬라어Koenraad Van Doorslaer는 라이브 사이언스와의 이메일 인터뷰에서 논문 결론에 "대체로" 동의한다고 밝히며, 저자들이 두 사람이 HPV16에 감염되었을 가능성이 높다는 것을 "엄격하게 입증했다"고 언급했다.
"이번 연구 결과가 갖는 의미에 진심으로 고무되어 있습니다. 중요한 바이러스 계열의 역사에 대한 몇 가지 핵심적인 가정을 뒷받침하기 때문입니다." 반 도어슬라어는 말한다.
하지만 반 도어슬라어는 연구 저자들이 제시한, HPV16A가 네안데르탈인과의 이종교배로 인해 인류에 처음 유입되었다는 가설에 대한 반론은 제시된 데이터를 고려할 때 "과장되었을 수 있다"고 지적했다.
그 이유로는 우스트이심의 유전체에서 네안데르탈인 DNA가 발견된 사실이 이미 밝혀졌기 때문이며, "이는 이종교배가 우스트이심 이전부터 존재했음을 시사한다"고 반 도어슬라어는 설명했다.
"따라서 이 샘플에서 네안데르탈인 DNA와 HPV16 DNA가 모두 발견되었다고 해서 HPV16이 네안데르탈인으로부터 유래하지 않았다는 것을 증명하는 것은 아닙니다."