Chapter 1.(4) 우리는 어디서 왔을까?
3.현생인류의 친척들의 등장 (2) - 미지의 고인류, 데니소바인의 발견
알려지지 않은 고인류의 흔적이 담긴 판도라의 상자, 데니소바 동굴.
데니소바동굴 (CC 4.0 image by Демин Алексей Барнаул at 위키피디아)이제 아시아 지역에 살았던 고인류들에 대해서 이야기 해보려고 합니다. 처음에 이 고인류들에 대한 이야기들을 하나하나 정리하면서 ‘왜 아시아에는 호모 에렉투스 말고 다른 사람아족은 없는 걸까?’ 라는 의문을 가졌었습니다. 그런데 그즈음 눈에 들어온 고인류가 바로 데니소바인(Homo Denisova)입니다. 데니소바인은 러시아와 카자흐스탄 그리고 몽골의 접경 지역 부근 알타이산맥에 자리한 데니소바 동굴(Denisova Cave)에서 2008년에 발견되었습니다.
2008년 최초로 발견된 데니소바인 손가락 뼈 조각 모형 (CC 3.0 image by Thilo Parg at 위키미디어 커먼스)하지만 발견된 것이 완전한 형태가 아닌 손가락뼈 조각과, 치아 등이어서 외형상으로 이것이 무엇인지 구별할 수는 없었습니다. 그래서 처음에는 동물 뼈라고 생각했었지요. 그런데 2010년, 이 뼈의 DNA 분석 연구가 발표되었습니다.¹ 그런데 결과가 놀라웠습니다. 이들은 이곳에서 약 50,000년 전~약 30,000년 전 사이에 살았으며 손가락 뼈는 약 7세~약 8세의 여자아이, 치아는 약 30세~50세의 어른의 것으로 나타났습니다. 이들은 생물학적으로 네안데르탈인과 공통조상으로부터 이어졌지만 치아 뼈 형태가 이들과 다른 모습을 갖고 있어 별도의 종(Species,種), 데니소바인이라는 이름으로 불리게 되었습니다.
한편 2012년 후속 연구에서는 손가락 뼈의 주인공인 여자아이가 어두운 피부색과 갈색 머리, 그리고 갈색 눈을 지녔을 것이라는 추정과 함께 이들이 호모 사피엔스와 약 800,000년 전 무렵 생물학적으로 갈라졌다는 점이 밝혀졌습니다.² (참고로 데니소바인과 네안데르탈인이 약 400,000년 전 무렵, 네안데르탈인과 호모 사피엔스도 약 80만년 전 무렵 갈라졌다고 알려져 있습니다.) 이후에도 데니소바 동굴에서는 뼈 화석들이 계속 발견되었습니다. 그 중에는 네안데르탈인들도 섞여 있었는데요. 이는 이들이 같은 공간에서 함께 살았다는 갓을 의미하는데 함께 발견된 각종 석기와 장신구 등을 통해서도 짐작할 수 있습니다. 그리고 최근 연구에서는 지금까지 발견된 것들 중에 가장 오래된 약 20만년 전의 데니소바인 뼈 화석이 밝혀지기도 했습니다.³
네안데르탈인과 공존하다.
최근 10여년 동안 데니소바인에 관한 연구가 축적되면서 그동안 숨겨졌던 이야기들이 조금씩 드러나고 있는데요. 그 중 흥미로운 비밀을 간직한 것은 ‘Denisova-11’, 데니(Denny) 입니다.⁴ 데니의 DNA 분석 결과는 약 9만년 전 무렵에 살았던 13세 여자아이로 나타났는데 놀랍게도 네안데르탈인 어머니와 데니소바인 아버지 사이에서 태어난 ‘혼종’으로 밝혀진 것입니다. 다만 이 시기 전후로 이 지역에 네안데르탈인들이 공존했다는 것은 이미 알려져 있는데요. 이들을 ‘알타이 네안데르탈인’ 이라고 합니다. 그렇다면 데니의 탄생을 둘러싼 의문이 풀릴 것 같습니다. 하지만 여기에는 또다른 ‘반전’이 숨어 있었습니다. 먼저 데니 아버지의 먼 조상 중 누군가는 네안데르탈인이었음이 드러났습니다. 그리고 네안데르탈인이었던 어머니는 알타이 네안데르탈인 보다 동유럽 크로아티아 지역의 네안데르탈인과 유전적으로 더 가까운 것으로 나타났습니다. 게다가 이는 데니 아버지의 먼 네안데르탈인 조상과 다른 계통이었습니다. 아마도 데니 어머니의 조상들은 약 12만년 전에 유럽에서 이주해 온 네안데르탈인으로 보여집니다.
데니소바11의 유전적 계통 구조 (CC 3.0 image by Alexander.Stohr at 위키미디어 커먼스)요약하면 이렇습니다. 약 9만년 전 무렵 데니소바 동굴에 살았던 13세 여자아이 ‘데니’는 데니소바인 아버지와 네안데르탈인 어머니 사이에서 태어났습니다. 그런데 데니의 어머니는 같은 지역의 네안데르탈인이 아니라 유럽에 살고 있던 네안데르탈인의 후손 이었고요. 아버지의 경우 먼 조상 중에 누군가는 네안데르탈인이 있었던 것으로 나타났습니다. 다른 것들은 다 떠나서 여기서 중요한 점은 데니소바인과 네안데르탈인이 생물학적으로 교잡(admixture)할 수 있었다는 것입니다. 그렇다면 이런 궁금증이 생깁니다. ‘데니소바인도 네안데르탈인처럼 호모 사피엔스와도 교잡할 수 있지 않았을까?’ 하는 점이지요. 그 실마리는 ‘데니소바인 DNA의 5% 정도를 멜라네시아(Melanesia) 현대인들이 갖고 있는 것으로 보인다’라는 또다른 연구에서 찾을 수 있습니다.⁵ 또다른 연구에서도 오세아니아와 남아시아 지역 원주민들이 데니소바인의 DNA를 더 많이 물려받은 것으로 나타났는데 이 지역에서는 데니소바인과의 유전적 거리가 네안데르탈인보다 가깝게 나타났습니다.⁶ 이는 이 지역의 호모 사피엔스가 네안데르탈인과 먼저 접촉한 다음, 데니소바인들과 만났을 가능성을 의미합니다.
시베리아에서 티벳을 거쳐 남태평양 파푸아까지?
그런데 주로 시베리아 남부의 알타이 동굴에 있었던 데니소바인은 어떻게 멀리 떨어진 남태평양까지 가게 된 것일까요? 그 열쇠는 데니소바 동굴 남동부 티베트 샤허 지역의 바이시야 카르스트 동굴(Baishiya Kaist Cave, Xiahe)에서 발견된 ‘턱뼈’가 쥐고 있었습니다.‘샤허의 하악골(Xiahe manible)’ 이라는 별칭이 붙은 이 턱뼈는 1980년 이 동굴에서 명상을 하던 승려가 발견하여 처음 알려졌습니다. 당시에는 분석할 기술이 부족해서 이 턱뼈는 잊혀진 존재였는데 2019년이 돼서야 이 턱뼈에서 추출한 콜라겐 단백질을 분석하여 약 160,000 전의 데니소바인의 것임이 밝혀졌습니다.⁷ 그리고 이어진 연구에서는 이 동굴의 퇴적물들에서 추출한 미트콘드리아 DNA(mtDNA) 분석을 통해서 약 100,000년 전 ~ 60,000년 전 사이의 데니소바인 흔적을 발견하였습니다. 이는 알타이 데니소바인 중 일부가 고산지대인 티벳으로 이주하여 적어도 수 만년 동안 살았던 것으로 볼 수 있습니다. 하지만 티벳에서도 남태평양은 여전히 멀기만 합니다.
샤허의 하악골 (CC 4.0 image by Dongju Zhang at 위키미디어 커먼스)그런데 최근 이러한 추론을 가능하게 만드는 연구가 발표되었는데요.⁸ 이는 현대인의 DNA중에 특이한 서열의 데이터들을 데니소바인, 네안데르탈인의 DNA와 비교, 분석을 수행한 것이었습니다. 그 결과 파푸아인 뿐만 아니라 동북아시아인에게서도 아주 적지만 데니소바인 DNA가 섞여 있음을 확인할 수 있었죠. 그런데 이들은 알타이 데니소바인과 유사성이 높은 집단과 그렇지 않은 집단으로 확연하게 나뉘었습니다. 반면 데니소바인과 유전적 유사성이 높은 파푸아인들은 모두 알타이 데니소바인과 유사성이 낮았습니다.
저의 상상력을 조금 보태어 정리해보면 이렇습니다.⁹ 데니소바인들은 약 100,000년 전 무렵에는 아시아 전역에 이미 퍼져 살고 있었습니다. 다만 남태평양 지역의 데니소바인들은 알타이 지역과 물리적인 거리가 멀기 때문에 이동에 더 많은 시간과 과정들이 엮여 있었을 것입니다. 그래서 유전적으로는 이들과 알타이 데니소바인의 관련성이 낮아진 것으로 보입니다. 반면 알타이 지역과 상대적으로 거리가 가까운 동북아시아 데니소바인들은 관련성이 높았던 것으로 보입니다. 이들은 각자의 지역(동북아시아에서는 약 80,000년 전, 남아시아에서는 약 50,000년 전)에서 호모 사피엔스와 만나 교잡하며 대를 이어 살아갔을 것입니다. 그런데 그 이후 남아시아 지역에 살던 이들의 후손 중 일부가 북상하여 동북아시아의 인류 집단과 만나 또 한번의 교잡을 했습니다. 즉 이는 데니소바인과 호모 사피엔스는 남아시아에서 1번, 동북아시아에서는 2번의 ‘중요한 접촉’이 있었다고 보는 것입니다. 그런데 최근 동남아시아 라오스의 탐 은구 하오(Tam Ngu Hao) 동굴에서 발굴된 치아 화석이 약 130,000년 전의 데니소바인 여성의 것이며 티벳에서 발견된 ‘샤허의 하악골’과 형태적으로 유사하다는 점이 밝혀졌습니다. 어쩌면 예상보다 더 일찍 데니소바인들의 남하가 시작되었을지도 모르겠다는 생각이 듭니다. 만약에 언젠가 이 지역 어디선가 완전한 형태의 데니소바 뼈 화석이 발견된다면 좀 더 분명한 그림을 그릴 수 있지 않을까요?
1 Reich, D., Green, R., Kircher, M., Krause, J., Patterson, N., Durand, E.Y., Viola, B., ...Pääbo, Svante. (2010). Genetic history of an archaic hominin group from Denisova Cave in Siberia. Nature, 468, 1053-1060. https://go.nature.com/3CuOuWK
2 Meyer, M., Kircher, M., Gansauge, M.-T., Li, H., Racimo, F., Mallick, S.,... Pääbo, S. (2012). A high-coverage genome sequence from an archaic Denisovan individual. Science, 338(6104). https://doi.org/10.1126/science.1224344
3 Massilani, D., Morley, M.W., Metzer, S.M., Aldeias, V., Miller, C., ... Meyer, M. (2022). Microstratigraphic preservation of ancient faunal and hominin DNA in Pleistocene cave sediments. PNAS, 119(1). https://doi.org/10.1073/pnas.2113666118
4 Slon, V., Mafessoni, F., Vernot, B., de Filippo, C., Grote, S.,...Pääbo, S. (2018). The genome of the offspring of a Neanderthal mother and a Denisovan father. Nature, 561, 113–116. https://doi.org/10.1038/s41586-018-0455-x
5 호주 동북부 남태평양의 바누아투, 솔로몬제도, 파푸아뉴기니, 피지 등이 포함됩니다.
6 Sriram. S., Swapan. M., Patterson. N., Reich, D. (2016). The Combined Landscape of Denisovan and Neanderthal Ancestry in Present-Day Human. Current Biology, 26, 1241-1247. http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2016.03.037
7 Chen, F., Welker, F., Shen, C.C., Bailey, S.E., Bergmann, I., Davis, S.,...Hublin J.-J. (2019). A late Middle Pleistocene Denisovan mandible from the Tibetan Plateau. Nature, 569. 409–412. https://go.nature.com/3Svcte6
8 Browning.S.R., Browning.B.L., Zhou, Y., Tucci, S., Akey, J.M. (2018). Analysis of Human Sequence Data Reveals Two Pulses of Archaic Denisovan Admixture. Cell, 173(1).
https://doi.org/10.1016/j.cell.2018.02.031
9 강석기. “우리 조상들 게놈에 데니소바인 피 두차례 섞였다!”. 사이언스 타임즈, 2018. 3. 16.일자. https://bit.ly/3dY8Dve
