구석기 동굴 비름빡서 고대 인류 DNA 검출
막스 플랑크 협회Max Planck Society 제공
과학자들이 고대 인류의 DNA가 동굴 벽에서 수천 년 동안 생존할 수 있다는 사실을 처음으로 밝혀냈으며, 이는 선사시대 인류 활동 연구에 새로운 가능성을 열어준다.
이 학제 간 연구는 스페인과 포르투갈 연구진이 주도하고 스페인, 포르투갈, 영국, 중국, 독일 여러 기관이 참여하는 '퍼스트 아트(First Art)' 프로젝트 일환으로 진행되었다.
퍼스트 아트 프로젝트는 가장 오래된 동굴 벽화 연대를 측정하고 화학적 조성을 규명하는 것을 목표로 한다.
막스 플랑크 진화인류학 연구소 연구진과의 협력을 통해, 이번 연구에서는 DNA 분석을 포함하도록 분석 범위를 확장했다.
연구 결과는 네이처 커뮤니케이션즈Nature Communications에 게재되었다.
이번 연구 결과는 뼈, 퇴적물, 또는 최근 연구 대상이 된 뼈 유물을 넘어 동굴 벽화에서 고대 DNA를 직접 복원할 가능성을 제시한다.
연구팀은 11개 동굴에서 발견된 24개 암벽화 패널을 분석 대상으로 삼았으며, 이에는 단순한 표시, 손자국, 그리고 유명한 알타미라 동굴Cave of Altamira 인물화에서 자연적으로 떨어진 안료가 포함된다.
최첨단 DNA 추출 및 시퀀싱 방법을 사용해 연구팀은 안료가 묻은 부분과 묻지 않은 부분의 동굴 벽 조각, 퇴적물, 뼈, 그리고 페인트를 칠하는 데 사용한 희귀 고대 에어브러시 도구를 분석했다.
연구진은 포르투갈 에스쿠랄 동굴Escoural Cave에서 채취한 안료가 묻은 방해석calcite 껍질에서 고대 인류 DNA 흔적을 발견했을 뿐만 아니라, 놀랍게도 처음에는 음성 대조군negative controls으로 간주한 에스쿠랄 동굴과 스페인 북부 코바론 동굴Covarón Cave 안료가 묻지 않은 부분에서도 고대 인류 DNA를 발견했다.
이번 연구는 동굴을 방문한 사람들이 사라진 후에도 인류 DNA가 동굴 벽에 오랫동안 보존될 수 있음을 보여준다.
돌 속에 숨은 유산
수집된 54개 샘플 중 단 5개에서만 고대 인류의 미토콘드리아 DNA가 검출되었다.
이 샘플들은 에스쿠랄 동굴 11번 패널에서 발견된 안료가 묻어 있는 방해석 껍질, 같은 유적의 더 깊은 동굴에서 채취한 안료가 없는 동굴 벽 샘플 2개, 그리고 코바론 동굴의 암각화 옆에서 채취한 안료가 없는 샘플 2개다.
특히, 이 샘플 중 2개에서는 동물 미토콘드리아 DNA가 전혀 검출되지 않았는데, 이는 매우 드문 결과로, DNA가 인간의 타액이나 다른 체액을 통해 직접 침착되었음을 강력하게 시사한다.
반면, 나머지 3개 안료가 없는 벽 샘플에서는 인간과 동물 DNA가 모두 검출되었는데, 이는 직접적인 접촉보다는 퇴적물 이동이나 물의 흐름과 같은 간접적인 경로를 통해 침착되었음을 나타낸다.
"일부 동굴 벽화는 안료를 불어서 바르거나 문질러서 표면에 입힌 것으로 알려져 있습니다. 현재 고대 DNA 분석 기술의 높은 민감도를 고려할 때, 이러한 접촉 방식이 암벽화에 DNA 흔적을 남길 수 있는지, 그리고 이를 통해 벽화 제작자의 유전적 프로필을 얻을 수 있는지 확인하고 싶었습니다."
스페인 엑스트레마두라Extremadura 지방정부 소속 고고학자이자 암벽화 전문가인 히폴리토 콜라도 히랄도Hipólito Collado Giraldo는 말하며, 그는 '퍼스트 아트' 팀을 이끌었다.
"발견된 고대 인류 DNA 흔적을 암벽화 제작과 직접적으로 연결할 수는 없지만, 이는 수천 년 만에 동굴 벽에 인류 DNA가 보존된 최초의 증거"라고 제1 저자인 알바 보솜스 메사r Alba Bossoms Mesa는 말한다.
"선사 시대 인류의 존재를 연구하는 새로운 방법을 발견했을지도 모른다는 생각에 매우 기쁩니다."
이 샘플 중 세 개는 주로 여성의 DNA를, 하나는 주로 남성의 DNA를 드러냈으며, 나머지 하나는 성별이 확인되지 않았다.
코바론 동굴에서 발견된 색소가 없는 동굴 벽 샘플 두 개에 대한 추가 분석 결과, 이들의 DNA는 현대 인류의 DNA이며, 핵 DNA 분석 결과 서부 수렵채집인 유전적 집단에 속하는 것으로 나타났다.
이는 다른 고대 이베리아 인구 집단에 대한 연구 결과와 일치한다.
연구팀은 또한 알타미라 동굴에서 발견된 선사시대 새 뼈로 만든 에어브러시를 분석했다.
이 에어브러시는 벽에 붉은 황토를 칠하는 데 사용한 것으로 추정한다.
타액에서 추출한 DNA가 검출될 것이라는 예상과는 달리, 고대 인류 DNA는 검출되지 않았다.
이는 현대 인류 DNA 오염도가 매우 높았고, 샘플 채취량도 매우 적었기 때문일 가능성이 크다.
이 결과는 특히 수십 년간의 연구 과정에서 여러 차례 다룬 자료의 경우 DNA 보존이 얼마나 취약한지를 보여준다.
선사시대 연구의 새로운 장
"이번 연구는 고대 DNA가 발견될 수 있는 장소에 대한 우리의 생각을 근본적으로 바꿉니다."라고 이번 연구를 공동 이끈 막스 플랑크 진화인류학 연구소 고유전학자 마티아스 마이어Matthias Meyer 수석 저자는 말한다.
"우리는 고대 DNA가 색소가 묻은 샘플뿐만 아니라 과거 인간 활동 흔적이 전혀 보이지 않는 동굴 벽에서도 복구될 수 있다는 사실에 놀랐습니다. 이제 우리는 다음과 같은 새로운 질문을 던질 수 있습니다. 누가 이 벽을 만졌을까? 남자였을까, 여자였을까? 어떤 집단에 속했을까? 고대 인류는 얼마나 깊은 동굴 시스템까지 탐험했을까?"
이번 발견은 고고학적 유적을 훼손하지 않고 선사시대 인류의 행동을 연구할 수 있는 새로운 가능성을 열어준다.
동굴 벽에서 발견된 DNA를 분석함으로써 연구자들은 이제 동굴 거주자에 대해 더 많은 정보를 얻을 수 있으며, 예를 들어 생물학적 성별이나 유전적 조상을 파악할 수 있게 되었다.
"이것은 단순히 암각화에 관한 것이 아니다"고 콜라도 히랄도는 말한다.
"사람들이 동굴을 어떻게 이용했고 어디에 흔적을 남겼는지 이해하는 것입니다."
모든 암각화에서 DNA가 발견되는 것은 아니다
많은 유적에서 고대 DNA 보존에 유리한 조건이 조성되었음에도 조사된 24개 암각화 패널 중 단 한 곳과 다른 암각화 패널에 인접한 두 곳에서만 고대 DNA가 검출되었다.
이러한 희소성은 안료 표면이 수천 년 동안 보존될 만큼 충분한 DNA를 유지하는 경우가 드물다는 것을 시사한다.
특히 광물 껍질이나 밀폐된 환경으로 보호되지 않은 경우에는 더욱 그렇다.
보솜스 메사는 "동굴 벽에 보존된 인간 DNA는 매우 다양하다"고 말한다.
"하지만 DNA가 보존된 경우, 그것은 강력한 이야기를 들려줍니다. 이번 초기 결과는 고무적이지만, 이제 우리의 우선순위는 방법을 개선하고 어떤 조건에서 더 높은 성공률을 기대할 수 있는지 이해하는 것이라고 생각합니다."
마이어는 "이것은 단지 시작일 뿐입니다."라고 덧붙입니다.
"우리는 이제 동굴 벽이 과거 인류의 존재를 기록하는 보고라는 것을 알게 되었습니다. 다음 단계는 분자 보존 상태가 양호한 동굴에서 최소 침습적인 샘플링이 가능한 한 많은 유적지, 다양한 예술 양식과 기법, 특히 손 모양 스텐실과 인물화를 조사하는 것입니다."
추가 연구가 진행된다면 적어도 일부 동굴 벽화 제작자를 밝혀내고, 그들의 얼굴이나 최소한 유전적 정체를 파악하는 것이 가능해질 수도 있다.
Publication details
Alba Bossoms Mesa et al, Investigating ancient human DNA preservation on cave walls and in rock art, Nature Communications (2026). DOI: 10.1038/s41467-026-74234-2
Journal information: Nature Communications
Provided by Max Planck Society