현생 인류의 유전자에는 직계 조상인 호모 사피엔스가 아닌 다른 호모종¹⁾의 유전자도 일부 섞여 있다. 현생 인류가 다양한 인류 종의 DNA를 가지고 있는 이유가 밝혀졌다. 기후변화로 인한 인류 이동으로 떨어져 살던 호모종들의 서식지가 일부 겹쳤기 때문이다.

기초과학연구원(IBS, 원장 노도영) 기후물리 연구단 악셀 팀머만(Axel Timmermann) 단장(부산대 석학교수) 연구팀은 슈퍼컴퓨터 기반 고기후‧식생 시뮬레이션 결과와 고인류학적 증거를 결합하여 기후변화가 초기 인류 종들의 상호 교배 시기와 장소를 결정하는 데 핵심적 역할을 했음을 규명했다.

지금은 멸종한 네안데르탈인과 데니소바인은 호모 사피엔스와 함께 가장 최근까지 생존했던 고인류다. 서식지는 서로 다르지만, 수만 년간 동시대에 살며 상호 유전적 교류가 일어났다. 현대 인류에 소량 남아있는 네안데르탈인과 데니소바인의 DNA가 이를 간접적으로 증명한다.

다른 인류 종들 사이에서 교배가 흔했다는 직접적인 증거는 2018년 제시됐다. 스반테 페보 독일 막스플랑크 진화인류학연구소장(2022년 노벨 생리의학상 수상) 연구팀은 시베리아 알타이산맥에 있는 데니소바 동굴에서 발견한 화석 ‘데니(Denny)’가 데니소바인 아버지와 네안데르탈인 어머니를 가진 13세 소녀였음을 확인했다.

하지만 호모종 간 상호 교배가 언제, 어디서, 어떻게 이뤄졌는지에 대해서는 지금까지 명확히 밝혀진 바가 없다. ‘인류는 누구이며, 어디에서 왔을까’라는 답을 찾기 위해 지금까지 과학자들은 희귀 화석 표본과 고대 DNA의 유전적 분석에 의존해왔다. IBS 기후물리 연구단은 이탈리아의 기후 및 고생물학 연구팀과 함께 색다른 방법으로 접근해 연구를 진행했다.

우선, 연구진은 슈퍼컴퓨터 기반 고기후 시뮬레이션을 진행하고, 이 결과를 고인류학적 증거와 유전자 자료와 결합해 네안데르탈인과 데니소바인의 서로 다른 서식 환경 선호를 파악했다. 데니소바인은 툰드라와 냉대림과 같은 추운 환경에 더 잘 적응했고, 네안데르탈인은 온대림과 초원지대를 선호했다. 데니소바인의 서식지를 추정한 건 이번이 처음이다.

쟈오양 루안(Jiaoyang Ruan) 연구위원은 “네안데르탈인은 남서부 유라시아를 선호하고, 데니소바인은 북동쪽 유라시아를 선호했다”며 “서식지가 지리적으로 분리돼 있었다는 의미”라고 설명했다.

이어 두 호모종 간 상호 교배가 이뤄진 장소와 시기도 추정했다. 지구 자전축과 공전궤도로 인한 기후변화는 인류 서식지에 영향을 미친다. 시뮬레이션에 따르면 지구 공전궤도가 더 타원형이고, 북반구의 여름에 태양과 지구가 서로 가까이 있을 때 호모종 간 서식지가 지리적으로 겹쳤다. 알타이산맥, 사르마틱 혼합림, 이베리아 반도 등 북유럽 및 중앙아시아지역에서 공존 시기 중 최소 6번의 상호작용이 있었을 것으로 추정했다.

두 종 간 상호 교배 지역은 간빙기 시기에 서쪽에서 동쪽으로 이동했다. 연구진은 이 변화가 기후로 인한 것임을 증명하기 위해 유라시아 지역의 식생 패턴이 지난 40만 년 동안 어떻게 변화했는지도 분석했다. 대기 중 이산화탄소 농도 상승과 온화한 간빙기 조건이 온대림을 북유럽에서 유라시아 중앙부 동쪽으로 확장시키면서 네안데르탈인이 데니소바인의 주요 서식지까지 갈 수 있는 길이 만들어진 것을 확인했다.

악셀 팀머만 단장은 “네안데르탈인과 데니소바인이 서식지를 공유했을 때 두 집단 간 상호작용이 많아져, 상호 교배의 가능성도 함께 높아졌을 것”이라며 “빙하기-간빙기 변화가 오늘날까지 유전적 흔적으로 남아있는 인류의 ‘러브스토리’를 만들었다”고 말했다.

연구결과는 8월 11일(한국시간) 세계 최고 권위의 학술지 ‘사이언스(Science, IF 56.9)’에 실렸다. 한편, IBS 기후물리 연구단의 북대서양의 급격한 냉각화가 초기 인류의 유럽 내 거주에 미친 영향을 분석한 연구도 이날 사이언스에 동시 게재됐다. 연구단은 기후 시뮬레이션과 고고학 자료를 결합해 초기 인류의 역사를 재구성한 연구로 올해만 총 3개의 논문을 사이언스에 게재했다.

[그림 1] 현존하는 데니소바인의 표본
러시아 데니소바 동굴에서 나타난 데니소바 11(데니)의 뼈 표본이다. 데니는 네안데르탈인 어머니와 데니소바인 아버지 사이의 딸로 알려져 있다. (사진 credit: Katerina Douka, Tom Higham)

[그림 2] 네안데르탈인과 데니소바인의 공유 서식지도
지도에 보이는 빨간 점은 네안데르탈인이 선호한 서식지를 나타내고 초록색 점은 데니소바인이 선호한 서식지를 나타낸다. 중앙 아시아와 북유럽 지역은 서식지 공유가 가능하여 상호 교배가 일어났을 것이라 추정되는 지역으로 색상이 겹쳐있다.

IBS 홍보팀
권예슬

호모종: 인간의 조상으로 분류되는 종족