손목 인대 3D 분석을 통해 인류 조상 이동 방식에 대한 단서를 찾다
by 바르셀로나 대학교
화석 인류의 이동 방식을 연구할 때, 연구자들은 보통 이족보행의 진화를 이해하는 데 중요한 뼈의 형태, 특히 근육 부착 부위를 분석한다.
그러나 관절 인대와 같은 다른 연조직 연구에서 얻을 수 있는 잠재적인 정보는 종종 간과된다.
최근 Scientific Reports에 발표된 한 논문은 인류 진화 과정 전반에 걸쳐 화석 인류의 이동 행동과 손재주를 재구성할 때 손목 인대 부착 부위의 해부학적 구조 연구의 중요성을 강조한다.
이번 연구는 바르셀로나 대학교 의학 및 보건과학대학 인체해부학 및 발생학 부서와 고고학 연구소Institute of Archaeology (IAUB)의 조셉 M. 포타우Josep M. Potau 교수와 아로아 카사도Aroa Casado 교수가 주도한다.
본 연구는 혁신적인 관점에서 3차원 기하 형태측정 분석three-dimensional geometric morphometric analysis (3D GM) 기법을 적용하여 손목과 접촉하는 요골radius 끝부분(원위 골단distal epiphysis)의 인대 부착 부위insertion sites of the ligaments를 조사했다.
연구 결과는 인류 조상에서 다양한 운동 행동이 존재했음을 확인시켜 주었으며, 화석 인류 조상(오스트랄로피테쿠스 아파렌시스Australopithecus afarensis, 오스트랄로피테쿠스 아나멘시스Australopithecus anamensis, 오스트랄로피테쿠스 세디바Australopithecus sediba, 파란트로푸스 로부스투스Paranthropus robustus, 호모 네안데르탈렌시스Homo neanderthalensis, 고대 호모 사피엔스)과 현생 인류 조상(호모 사피엔스, 판 트로글로디테스Pan troglodytes (침팬지), 고릴라 고릴라Gorilla gorilla (고릴라), 퐁고 피그마에우스Pongo pygmaeus (오랑우탄)) 사이에서 손목 인대 부착 부위의 크기, 방향, 형태에 유의미한 차이가 있음을 보여주었다.
이 연구는 고인류학에서 인류 조상의 진화를 이해하기 위한 방법론적 도구를 확장하고, 뼈 형태학에 기반한 기존 연구를 보완하는 혁신적인 방법론을 제시한다.
인대 운동 재구성의 새로운 접근법
인대Ligaments는 인류 조상 운동 연구에 거의 사용되지 않는 연조직의 일종이다. 인대는 관절을 안정시키는 역할을 하며, 뇌가 각 관절의 기능적 상태를 판단할 수 있도록 한다.
인류 조상의 다양한 이동 방식은 손목 인대의 해부학적 차이와 관련이 있으며, 따라서 인대가 요골 원위 골단에 부착되는 부위의 변형을 수반한다.
"두 발로 걷고 주로 손을 사용하여 물체를 조작하는 인간은 이러한 부착 부위의 해부학적 특징이 다른 비인간 유인원 영장류(침팬지, 고릴라, 오랑우탄)와 확연히 다릅니다. 이들은 주로 나무 위나 땅 위에서의 이동 방식 때문에 손을 다르게 사용합니다."
우타르프라데시 대학교 외과 및 외과 전문의학과 포타우 교수는 말한다.
연구팀은 영장류 상지 인대ligaments of the upper limbs의 해부학적 연구를 전문으로 해서 현대 인간과 비교할 수 있는 해부학적 모델을 만들고, 인대 부착 부위 연구를 통해 화석 영장류의 이동 방식을 추정하는 연구를 진행한다.
포타우 교수는 "3D 모델에서 인대 부착 부위를 연구하면 대부분의 경우 근육 부착 부위 연구에만 근거한 운동 방식 추론을 확인하거나 반박할 수 있다"고 말한다.
"더 나아가 근육 부착 부위 연구에서는 얻을 수 없는 독특한 정보를 제공합니다."
카사도 교수는 "많은 화석 영장류 종에서 잘 나타나는 요골 원위 골단distal epiphysis of the radius에는 운동 방식을 추론할 수 있는 식별 가능한 근육 부착 부위가 없지만, 손목 인대의 상당 부분이 부착되는 두 개의 명확한 부위가 있어 이번 연구에서는 이러한 추론이 가능했다"고 설명한다.
그녀는 "인대 연구 결과가 근육 연구 결과와 일치하면 특정 화석 종의 특정 운동 방식을 뒷받침하는 증거가 된다. 하지만 결과가 모순되면 다른 대안적인 운동 방식이 있었을 가능성을 시사할 수 있다"고 덧붙인다.
두 발로 걷는bipedalism 신비를 풀어내다
연구 결과에 따르면, 오스트랄로피테쿠스 아파렌시스, 오스트랄로피테쿠스 아나멘시스, 그리고 오스트랄로피테쿠스 세디바는 침팬지와 오랑우탄에서 관찰되는 것과 매우 유사한 해부학적 구조를 보여준다.
이는 이들 조상들이 습관적인 이족 보행과 매우 효율적인 수목 이동arboreal locomotion을 결합했다는 가설을 뒷받침하며, 이는 근육 부착 부위에 대한 이전 연구에서 제시된 결론과도 일치한다.
인간 계통 발생과 평행하게 진화한 화석 영장류인 파란트로푸스 로부스투스는 다소 모순적인 사례다.
일부 학자들은 파란트로푸스 로부스투스를 오스트랄로피테쿠스와 유사하게 효율적인 수목 이동을 하는 이족 보행 종으로 간주하는 반면, 다른 학자들은 다른 형태의 지상 이동 방식을 지녔을 가능성을 제기한다.
"우리 연구에서 파란트로푸스 로부스투스 표본은 고릴라와 해부학적으로 더 유사한 구조를 하므로, 이러한 결론은 이 종이 이족 보행 및 나무 위 이동 외에도 다른 형태의 지상 이동 방식을 발달시켰을 가능성을 뒷받침한다"고 저자들은 지적한다.
고릴라는 지상 이동 방식을 가장 빈번하게 사용하는 영장류이기 때문이다.
인류에 더 가까운 호모 네안데르탈렌시스와 고대 호모 사피엔스의 해부학적 구조는 현생 인류와 매우 유사하지만, 연구진은 "현생 인류와는 상대적으로 다른 손 사용 방식을 시사하는 몇 가지 특징적인 양상"을 발견했다.
이러한 조상들은 특정 인대, 즉 짧은 요골월상인대radiolunate ligament가 부착되는 부위에서 전형적인 해부학적 구조를 지니는데, 이는 손목 부위의 강건함을 시사하며, 아마도 사냥이나 도구 제작과 관련된 높은 수준의 수동 하중 지지 능력과 관련이 있을 것이다.
3D GM 기법은 화석 및 현생 종의 진화 연구에도 적용되어 운동 패턴과 손의 정밀도를 추론하는 데 활용될 수 있다.
연구팀은 "이번 연구 결과는 운동 행동을 재구성할 때 이 기법의 가치를 입증하며 비교 해부학, 생물 인류학, 고인류학, 인류 진화 분야 미래 연구에 유용한 도구가 될 것"이라고 결론지었다.
More information: Aroa Casado et al, Inferences about fossil hominin locomotion through 3D morphometric analysis of wrist ligament insertion sites, Scientific Reports (2025). DOI: 10.1038/s41598-025-26487-y
Journal information: Scientific Reports
Provided by University of Barcelona