기초과학연구원(IBS) 기후물리연구단 악셀 팀머만 단장(부산대 석학교수) 연구팀은 호주, 남아공 연구진과 함께 현생인류¹⁾의 정확한 발상지와 이주 원인을 세계 최초로 밝혀냈다.

연구진은 현생인류의 가장 오래된 혈통이 20만 년 전 아프리카 칼라하리 지역²⁾에서 출현해서, 13만 년 전의 기후 변화로 인해 이주를 시작했음을 규명하였다.

과학기술정보통신부(장관 최기영)와 IBS는 이번 연구 성과가 세계 최고 권위의 학술지 네이처(Nature, IF 43.070) 온라인 판에 10월 29일 새벽 1시(한국시간) 게재되었다고 밝혔다.

공동 연구진은 남아프리카에 사는 후손들의 DNA를 추적해 현생인류의 정확한 발상지를 밝혀내었다.

현생인류가 아프리카 대륙에서 출현했음은 이미 알려졌지만, 정확한 발상지에 대해서는 논란이 있었다. 가장 오래된 현생인류 유골은 동부 아프리카에서 발견된 반면, 살아있는 인간의 가장 오래된 혈통(L0의 후손)³⁾은 남부 아프리카에 주로 거주하기 때문이다.

연구진은 L0 혈통의 후손 198명을 새로 찾아내, 기존의 1,019개 표본으로 작성된 L0의 하위 계통 출현 연대표를 다시 작성했다. 새 연대표에는 이전에 밝혀지지 않았던 희귀 하위 계통이 추가됐다.

유전자 하위 계통의 출현 시점은 이주 시점과 밀접한 관련이 있다. 연구진은 개선된 연대표와 후손들의 언어·문화·지리적 분포 정보를 연계하여 최초의 이주 경로와 발상지를 추적할 수 있었다.

특히 IBS 연구진은 현생인류가 발상지에서 이주한 원인은 지구 자전축 변동으로 인한 아프리카 지역 기후변화 때문이라는 사실도 증명하였다.

연구진은 해양 퇴적물 등 고(古)기후 자료와 기후 컴퓨터 모델 분석으로, 지구 자전축의 느린 흔들림(세차운동⁴⁾)이 남반구의 여름 일사량을 변화시켰고, 이로 인해 남아프리카 전역의 강우량이 주기적으로 변화했음을 밝혔다.

기후변화로 인해 약 13만 년 전에 발상지 북동쪽(잠비아, 탄자니아 지역), 약 11만 년 전에 남서쪽(나미비아, 남아공 지역)으로 녹지가 형성되어 이주가 가능한 환경이 갖춰졌다. 이는 유전학적으로 분석한 이주 시기 및 경로와 일치해, 현생인류가 기후변화로 인해 이주했음을 알 수 있었다.

이번 연구는 유전학적 증거와 기후물리학을 결합해 초기 인류의 역사를 다시 썼다는 데 의의가 있다.

연구를 이끈 악셀 팀머만 단장은 “호주의 유전학자들이 유전자를 채취하여 분석하고, IBS의 기후물리학자들이 고기후를 재구성하여 인류 첫 이주에 대한 최초의 증거를 찾을 수 있었다.”라고 밝혔다.

앞으로 연구진은 L0 외 다른 혈통의 이주경로도 추적하여, 인류 조상들이 어떻게 전 세계로 퍼져나갔는지, 기후변화와는 어떤 관련이 있는지 초기 인류 역사의 수수께끼를 계속해서 풀어나갈 계획이다.

그림설명

▲ 그림 1. 혈액 샘플로부터 L0 유전자 뿌리를 추적하는 과정남아프리카에 남아있는 L0 유전자 그룹 후손들은 인류 유전 역사 중 가장 오래된 부분을 갖고 있다. 많은 개인으로부터 획득한 미토콘드리아DNA 염기서열을 통해 연구진은 L0 그룹의 하위계통 발생 연대표를 재구성했다. 유전자 계통 지도로부터 유전적 발산 시간을 추정하면 과거 이주들의 연대표를 재구성할 수 있다.

▲ 그림 2. 남아프리카 강우량과 최초 이주의 상관관계20만 년 전부터 13만 년 전까지, 현생인류는 칼라하리 지역의 대규모 습지에 살았다. 이 시기에는 발상지로부터의 이주에 대한 증거가 없다. 약 13만 년 전 지구 궤도와 태양 복사로 인해, 발상지의 북동쪽으로 강수와 식생이 증가하여 먼저 북동쪽으로 이주가 가능했다(⓶), 약 2만 년 후, 녹지축이 남서쪽으로 개방되어 남아프리카 남서 해안쪽으로 이주가 가능했다. 한 그룹이 발상지에 남았고, 그들의 후손 일부(Kalahari Khoesan)는 여전히 칼라하리에 살고 있다.

▲ 그림 3. L0 그룹의 하위 계통과 이주 지도L0 미토게놈(미토콘드리아 DNA) 그룹은 인류의 가장 오래된 뿌리의 직계 혈통이다. 연구진은 L0 하위 계통의 분화 연대표를 기후 연구와 결합해 이주 시기와 경로를 밝혔다.