□ 기초과학연구원(IBS, 원장 노도영) 기후물리연구단(단장 악셀 팀머만, 부산대 석학교수) 연구팀이 독일, 스위스 연구진과 함께 기후 변화와 인류 진화 사이의 연관성을 규명했다고 밝혔다.

ㅇ 이번 연구 성과는 기초과학연구원이 보유한 슈퍼컴퓨터 ‘알레프(Aleph)를 활용하여 창출되었으며, 세계 최고 권위의 학술지인 네이처(Nature)에 4월 14일 게재되었다.

□ 기후 변화가 인류 진화에 영향을 준다는 것은 화석과 고고학적 증거들을 통해 제시되어 왔으나, 인류화석 유적지 근처의 기후와 관련된 자료가 부족하여 기후 변화의 영향을 명확히 규명하는 것은 오랜 난제로 남아있었다.

□ 이 난제를 해결하기 위해 연구단은 기후모델링, 인류학, 생태학 전문가 연구진을 구성하고 다각적인 측면에서 기후 변화가 인류 진화에 미치는 영향을 규명하였다.

ㅇ 연구단은 대륙 빙하와 온실가스 농도, ‘천문학적 변동*’을 강제력*으로 이용하여 기후 모델링을 수행하였으며 이를 통해 과거 200만년의 기온과 강수량 등의 기후 자료를 생성하였다.

* 천문학적 변동: 밀란코비치 이론에 의한 지구의 자전축과 공전궤도 변화로 지구가 받는 태양에너지의 양을 변화시켜 기후 변화를 야기함. 1) 세차 운동: 지구 자전축의 흔들림은 약 2만 1천년 주기로 변동, 2) 자전축 기울기 변화: 기울어짐은 약 22~24.5°사이를 오가며, 약 4만 1천년 주기로 변화, (3) 공전 궤도 이심률 변화: 타원 궤도의 형태 변화는 약 10만년과 40만년 주기로 변동함.

* 강제력: 기후변화를 일으키는 요인들의 영향력

ㅇ 공동 연구를 통해 과거 200만년 동안 아프리카, 유럽, 아시아 3,200개 지점의 인류 화석과 고고학적 표본을 포함하여 인류 역사에 대한 가장 포괄적인 편집본을 만들었다.

ㅇ 기후 자료와 식생, 화석, 고고학 자료들을 결합하여 현대 인류의 조상인 ‘호미닌*’종이 시대별로 살았던 서식지를 추정할 수 있는 시공간 지도를 구축하였다.

* 인간의 조상으로 분류되는 종족으로 본 연구 논문에서는 크게 5개의 그룹으로 나뉨 : (1) 호모 사피엔스, (2) 호모 네안데르탈렌시스, (3) 호모 하이델베르겐시스, (4) 호모 에렉터스, (5) 호모 에르가스테르와 호모 하빌리스

ㅇ 연구진은 고대 인류종이 서로 다른 기후 환경을 선호했음에도 불구하고, 그들의 서식지가 2만 1천년에서 40만 년까지의 시간 주기에서 발생한 천문학적 변동으로 인한 기후 변화에 따라 모두 이동되었음을 밝혔다.

□ 우선, 연구진은 지난 200만년 동안 변화하는 기후와 식량 자원에 인류가 어떻게 적응해 왔는지를 설명하였다.

ㅇ 200만 – 100만 년 전 초기 아프리카 인류는 안정적인 기후 조건을 선호하여 특정 지역에만 서식하였다.

ㅇ 하지만, 80만년 전의 ‘큰 기후 변화*’ 이후 호미닌 종의 하나인 ‘호모 하이델베르겐시스’는 더 다양한 범위의 식량 자원에 적응하였으며, 덕분에 하이델베르겐시스 종은 유럽과 동아시아의 먼 지역까지 도달 할 수 있었다.

* 약 100-80만년 전후를 기점으로 빙하기-간빙기의 주기가 약 4만 1천년에서 10만년 주기로 바뀌며 더 춥고 오래 지속되는 방하기를 발생시켰던 기후 변화

□ 또한, 연구진은 다른 호미닌 종이 접촉하여 같은 서식지 내에 혼재 할 수 있는지를 조사하였고, 5가지 호미닌 집단의 족보를 도출하였다. 이를 통해 현대 인류인 ‘호모 사피엔스’가 30만년 전 아프리카 개체군인 후기 ‘호모 하이델베르겐시스’로부터 유래하였음을 추정하였다.

ㅇ 이번 연구로 재구성한 기후 기반 혈통은 유전자 정보나 인간 화석의 형태학적 차이 분석에서 얻은 최근의 추정치와 매우 유사한 결과이다.

□ 본 연구는 인간 기원에 대한 근본적인 의문을 해결하기 위해 고 기후 모델 시뮬레이션 자료를 활용함이 의의가 있다.

ㅇ 특히, IBS 윤경숙 연구위원은 슈퍼컴퓨터 알레프(Aleph)를 통해 역대 최고로 긴 기후 시스템 모델* 시뮬레이션을 완료했다.

* 대기-해양-해빙-지면 과정이 결합된 전지구 기후 시스템 모델로 여러 가지 지구계의 특징을 포괄적으로 시뮬레이션할 수 있음.

ㅇ 이는 지난 200만 년의 지구 환경 역사를 다루는 최첨단 기후 모델을 사용한 최초의 연속적 시뮬레이션이다. 대륙 빙하의 증감, 과거 온실 가스의 농도 변화, 천문학적 변동에 따른 기후 반응과 약 100-80만년전 발생한 빙하기-간빙기 주기의 뚜렷한 기후 변화를 담아낸다.

□ 연구를 이끈 악셀 팀머만 단장은 “이번 연구는 기후가 우리 호모 종의 진화에 근본적인 역할을 했다는 것을 증명한다.”며, “현재 인류가 지금의 우리일 수 있었던 것은 인류가 과거 기후의 느린 변화에 수천 년 이상 적응해 왔기 때문이다.”라고 연구 의미를 밝혔다.

그림설명

[그림 1] 호미닌 종족별 생존 시기 및 서식지
IBS 기후물리 연구단의 새로운 고기후 모델 시뮬레이션과 화석 및 고고학 자료를 종합해 계산한 호모 사피엔스(왼쪽 보라색음영), 호모 하이델베르겐시스(가운데 빨간색음영), 호모 네안데르탈렌시스(오른쪽 파란색음영)의 선호 서식지이다. 음영 값이 옅을수록 서식 가능성이 높다는 것을 의미한다. 기입된 날짜는(1ka= 1950년 기준으로 1000년 전) 연구에 사용된 가장 최근의 화석과 가장 오래된 화석의 나이를 나타낸다.