고대 DNA가 복잡한 마스토돈 계통과 기후 변화에 따른 반복적인 이동을 밝혀내다
by McMaster University
북미 태평양과 대서양 연안을 따라 서식한 것을 포함한 여러 마스토돈mastodons 유해에 대한 고대 DNA 분석 결과, 빙하기 거대 마스토돈이 기후 변화에 대응하여 먼 거리를 이동했으며 이전에 알려진 것보다 유전적으로 훨씬 더 다양했음이 밝혀졌다.
사이언스 어드밴시스(Science Advances) 저널에 발표된 이 연구에서 맥마스터 대학교McMaster University와 하버드 대학교 연구진은 마스토돈 종의 매우 복잡한 진화 역사에 대한 우리의 이해를 크게 수정하고 재구성하는 새로운 증거를 제시했다.
수십만 년 전의 치아, 상아, 뼈의 잘 보존된 화석 표본과 새로운 과학 기술을 결합하여 연구자들은 고대의 작고 분해된 DNA 조각으로부터 유전체를 재구성할 수 있었다.
연구진은 여러 마스토돈 표본에서 미토콘드리아 유전체를 재구성했다.
노바스코샤Nova Scotia와 동해안에서 발견된 다섯 마리 마스토돈(그중 하나는 약 50만 년 전의 것으로 추정됨)과 오리건주 튜얼러틴Tualatin에서 발견된 독특한 태평양 마스토돈 표본, 그리고 북부 온타리오에서 발견된 부분적인 미토콘드리아 유전체가 처음으로 발견되었다.
마스토돈은 처음에는 여러 종으로 나뉘었으나, 나중에 다시 하나의 종, 즉 Mammut americanum으로 통합되었다.
최근 이 분류는 아메리카 마스토돈과 태평양 마스토돈(M. pacificus)이라는 최소 두 종을 포함할 수 있도록 개정되었지만, 두 종을 분리하는 것에 대한 논쟁은 여전히 지속 중이다.
유전자 분석 결과, 태평양 마스토돈은 매우 오래되고 잘 정립된 별도의 유전 계통에 속하며, 이전에 생각한 것보다 훨씬 더 넓은 분포 범위를 지녔음이 확인되었다.
태평양 북서부 깊숙한 곳, 아마도 남쪽으로는 멕시코까지, 그리고 북쪽으로는 알베르타Alberta까지 분포할 수 있다.
흥미롭게도, 과학자들은 알베르타가 태평양과 아메리카 마스토돈이 모여 북쪽으로 확장하고 교배했을 가능성이 있는 '핫스팟'이었던 것으로 보인다고 말한다.
동부 해안과 북부 온타리오 표본은 같은 지역에 살았지만 서로 다른 시기에 산 두 개의 새롭고 뚜렷한 유전적 집단, 즉 분기군(clade)을 보여주었다.
동부 종은 놀라울 정도로 다양했으며, 최소 세 번 이상 뚜렷한 이동 흐름을 보였다.
이는 기후 온난화의 반복적인 순환으로 빙하가 녹고 북쪽으로 확장할 수 있는 새로운 영역이 열린 데 따른 것이다.
기후가 추워지고 빙하가 확장하자 마스토돈은 남쪽으로 이동하거나 지역적으로 멸종했다.
맥마스터 고대 DNA 센터 소장이자 유전인류학 마이클 G. 드그루트 교수이면서 수석 저자이자 진화유전학자인 헨드릭 포이나르Hendrik Poinar는 "이 데이터는 오늘날 알베르타와 북부 지역으로 알려진 이 지역에 대한 우리의 관점을 변두리 이동 지역에서 반복적으로 이동하던 이동 통로이자 종간 교배가 가능한 중요한 서식지로 바꿔준다"고 말했다.
연구진은 또한 신비롭고 유전적으로 구별되는 멕시코 마스토돈 계통을 발견했는데, 이는 서부 마스토돈 pacificus의 더 깊은 계통이거나 완전히 새로운 세 번째 마스토돈일 가능성이 있다고 추정한다.
마스토돈은 빙하기 동안 지구상에서 가장 큰 육상 동물 중 하나로, 베링기아Beringia (현재의 알래스카와 유콘)에서 동쪽으로 노바스코샤, 남쪽으로 멕시코 중부까지 이동했다.
이들은 주로 습지에서 관목과 낮게 드리운 나뭇가지를 먹는 초식 동물이었으며, 탁 트인 초원과 툰드라를 누빈 먼 친척인 빙하기 털매머드woolly mammoths와는 매우 다른 서식지에 살았다.
"이 연구는 태평양 마스토돈 연구를 포함하여 여러 가지 새로운 연구 과제를 제시한다. 또한 많은 새로운 의문점을 제기한다. 예를 들어, 이 먼 곳에 사는 마스토돈 종들은 앨버타에서 어떻게 상호작용했을까? 자원을 두고 경쟁했을까, 아니면 우리 연구실에서 이전에 매머드에 대해 보여준 것처럼 이종교배를 했을까?"라고 맥마스터 고대 DNA 센터 대학원생 출신이자 현재 하버드 의대 유전학과 연구원인 에밀 카르핀스키Emil Karpinski는 말한다.
이러한 새로운 발견은 같은 연구팀이 2020년에 수행한 연구에서 보고된 결과와 결합하여 마스토돈이 북미 전역에서 어떻게 이동하고 다양화되었는지에 대한 훨씬 더 완전한 그림을 제공하며, 오늘날 환경 보호론자들이 점점 더 따뜻해지는 북극 및 북반구 이동 종에 대비하는 데 도움이 된다고 연구진은 말한다.
More information: Emil Karpinski et al, Repeated climate-driven dispersal and speciation in peripheral populations of Pleistocene mastodons, Science Advances (2025). DOI: 10.1126/sciadv.adw2240. http://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adw2240
Journal information: Science Advances
Provided by McMaster University