새로운 연구는 고대 치아 법랑질에 보존된 단백질 증거를 사용하여 초기 인류 종 간의 유전적 교환이 이전에 생각했던 것보다 훨씬 더 빈번했다는 것을 보여줍니다. 동아시아에 살았던 호모 에렉투스는 데니소바인과의 교배를 통해 일부 유전 물질을 오늘날의 동남아시아 및 오세아니아 인구에게 간접적으로 전달했을 수 있습니다.

20세기의 대부분 동안, 인간의 기원은 가지가 가지런하게 정리된 "진화계통"에 자주 비유되었습니다. 우리의 가장 가까운 친척 각각은 독립적인 가지였으며, 결국 아프리카에 나타난 호모 사피엔스만이 오늘날까지 계속되는 "중추"가 되어 아프리카를 떠난 후 모든 오래된 인류 유형을 대체했습니다. 과거에는 네안데르탈인, 호모 에렉투스 등 고대인류를 흔히 '진화론적 막다른 골목'으로 여겨 현생인류 가운데 후손을 남기지 못한 것으로 여겨왔다. 그러나 저자가 대학을 떠난 지 30년이 지나면서 이 '순수 대체 이론'은 분자생물학과 고생물학의 새로운 증거에 직면하여 완전히 뒤집어졌다.

중국과학원의 고생물학자 푸차오메이(Fu Qiaomei) 팀이 이번 주 네이처(Nature)에 발표한 논문은 다시 한번 이 선형 진화 이야기에 도전하고 있습니다. 연구팀은 약 40만년 전 호모 에렉투스의 이빨 화석에서 고대 단백질을 추출해 DNA가 완전히 분해된 후에도 여전히 활용 가능한 효과적인 생물학적 정보를 얻었는데, 이는 10년 전에는 거의 상상할 수 없었던 일이다. 이 치아 표본은 중국의 세 곳인 Zhoukoudian(유명한 초기 "Peking Man" 유적지), Hexian 및 Sunjiadong에서 채취되었으며 모두 호모 에렉투스 개인의 것으로 믿어집니다.

호모 에렉투스는 아프리카를 떠난 인류 최초의 구성원으로 널리 알려져 있습니다. 증거에 따르면 이 종은 거의 200만 년 전에 유라시아로 이주하여 현재까지 지리적으로 가장 많이 분포된 인류 조상 중 하나가 되었습니다. 새로운 연구에서는 단백질 "지문"을 사용하여 약 40만 년 전에 동아시아에서 호모 에렉투스와 데니소바인 사이에 유전적 교환이 일어났으며, 아마도 교배를 통해 발생했음을 시사합니다. 추가 분석에 따르면 이러한 유전적 기여의 일부 흔적은 오늘날에도 필리핀, 파푸아뉴기니, 그리고 더 광범위하게는 동남아시아 전역의 인구 게놈에서 발견될 수 있는 것으로 나타났습니다.

연구의 기반이 되는 핵심 물질은 에나멜 단백질이다. 치아 법랑질은 인체에서 가장 단단한 조직이며, DNA가 오랫동안 분해되어 추출할 수 없더라도 그 안의 단백질은 매우 오랜 시간 동안 부분적으로 보존될 수 있습니다. 연구팀은 6개의 치아 샘플에서 이전에 알려지지 않은 동일한 아미노산 변종을 발견했습니다. 이는 단백질 서열에서 단 하나의 "문자"만 변경하는 매우 작지만 안정적인 분자 마커이며 다른 알려진 고대 인류나 살아있는 그룹에서는 나타난 적이 없습니다. 이 독특한 변종은 동아시아의 호모 에렉투스 개체를 명확하고 독립적인 그룹으로 통합하며 호모 에렉투스가 헥시안의 호모 에렉투스인지에 대한 오랜 논쟁에 대한 강력한 분자적 증거를 제공합니다.

이 "고유한 특징"에 더해, 두 번째 아미노산 변형이 호모 에렉투스에 고유하지 않은 에나멜 단백질에 나타납니다. 이번 연구에서는 시베리아 데니소바 동굴에서 발견된 데니소바인 물질에도 동일한 변종이 존재한다는 사실이 밝혀졌습니다. 이 고대 집단은 호모 사피엔스와는 다른 '신비한 고대 인류의 가지'로 여겨진다. 현대 인구에서 해당 유전 변이의 분포는 이제 명백한 지역적 차이를 보여줍니다. 필리핀 인구의 검출 빈도는 약 21%인 반면 인도 인구의 경우 약 1%입니다. 이는 데니소바인 유전 구성 요소의 분포를 기반으로 한 연구자의 기대와 매우 일치합니다.

연구팀은 이러한 데이터를 바탕으로 동아시아의 호모 에렉투스 그룹이 이 변종을 이종교배를 통해 데니소바인에게 전달했다는 것이 가장 합리적인 설명이라고 믿고 있다. 그런 다음 이 변종을 보유한 데니소바인은 후기 현생 인류의 조상과 유전적 교환을 했고, 이를 동남아시아와 오세아니아의 관련 인구 집단의 유전자 풀에 "도입"했습니다. 이러한 유전 물질의 종간 전달을 진화 생물학에서는 "이입(introgression)"이라고 부르는데, 이는 긴 진화 과정 동안 종들 사이의 경계가 완전히 닫혀 있지 않다는 것을 반영합니다. 한때 "막다른 골목"으로 여겨졌던 호모 에렉투스 계통은 이제 현대 인간 게놈에 작지만 확실하게 식별할 수 있는 분자 "단서"를 남겨 수십만 년 후 아시아 인구와 "베이징원인"의 치아를 연결하는 것으로 보입니다.

이 연구의 중요성은 특정 변종의 기원을 확인하거나 특정 집단의 유전적 단편을 식별하는 것 이상입니다. 더 중요한 사실은 고대 인류 사이의 이종 교배가 드문 예외가 아니라 표준이라는 것입니다. 최근 몇 년간의 게놈 연구는 우리가 게놈 데이터를 가지고 있는 거의 모든 주요 고대 인류 혈통에서 혼합의 증거를 보여주었습니다. 아프리카 밖의 현생인류는 일반적으로 약 2%의 네안데르탈인 DNA를 보유하고 있는 반면, 파푸아인과 호주 원주민은 추가로 2%~5%의 데니소바인 유전자를 보유하고 있습니다.

서아프리카 인구의 게놈에서 과학자들은 분류할 수 없는 일부 고대 유전 신호를 발견했는데, 이는 화석과 명확하게 일치하지 않는 "알려지지 않은 고대 인구"에서 나온 것으로 믿어집니다. 최신 단백질 연구는 또 다른 추론을 더욱 강화합니다. 데니소바인 자신도 자신보다 더 오래되고 "편향된" 혈통, 특히 호모 에렉투스 또는 밀접하게 관련된 그룹으로부터 유전자 흐름을 받았습니다. 2019년 "미국 신체 인류학 저널(American Journal of Physical Anthropology)"에 발표된 리뷰에 따르면 동남아시아 및 오세아니아 인구의 조상에서 최소 3가지의 서로 다른 "데니소바인 유사" 유전적 이입 사건이 발생했으며, 그 중 일부는 심지어 20,000년 가까이 전에 발생했으며 그 기간은 이전에 생각했던 것보다 훨씬 더 깁니다.

이렇게 축적된 증거는 "깔끔하게 가지를 뻗은" 진화계통과는 매우 다른 그림을 그리며, 시간이 지남에 따라 지속적으로 얽혀온 유전 네트워크에 더 가깝습니다. 오늘날 우리의 게놈은 아프리카에서 한 방향으로 확장되어 한 번도 중단된 적이 없는 "순수한 혈통"이 아니라 여러 고대 인류 그룹에 의해 "접속된" 모자이크입니다. 각 그룹은 각자의 지역 환경에서 고유한 적응을 형성한 다음 교배 과정에서 일부 유리한 변종을 다음 세대에 "기여"했습니다. 예를 들어, 파푸아 게놈의 일부 데니소바인 유래 변이체는 면역 기능 조절과 관련이 있으며 특정 병원체에 반응하는 방식을 형성하는 데 잠재적으로 관여하는 것으로 생각됩니다.

이번에 확인된 호모 에렉투스 유래 변종은 현재 그 구체적인 기능적 의의가 불명확하며, 이에 대한 후속 연구를 통해 아직 답이 필요한 상황이다. 그러나 과거 유전적 유입을 통해 확산된 다양한 변종으로 볼 때, 이는 높은 고도 내성, 면역 방어, 심지어 피부 및 대사 특성과 같은 새로운 환경에 대한 적응과 관련이 있는 경우가 많습니다. 따라서 과학계에서는 이 호모 에렉투스 변종이 후대에 보존된 이유가 아마도 생물학적인 '역할'이 없는 것이 아니라 어떤 방식으로든 인간이 지역 환경에 적응하는 과정과 관련되어 있다고 추측하고 있습니다.

더욱 흥미로운 점은 이 작업이 우리가 아직 직접적으로 연구할 수 없었던 "유령 사람들"에게 새로운 단서와 도구를 제공한다는 것입니다. 화석 증거에 따르면 호모 에렉투스는 약 100,000년 전까지 인도네시아에서 생존했을 수 있습니다. 플로레스의 "호빗"인 Homo floresiensis는 현대 인류가 도착했을 때에도 여전히 존재했습니다. 그리고 루손 섬의 호모 루존(Homo Luzon)은 또 다른 독립적인 인류 혈통입니다. 지금까지 이들 그룹 중 어느 그룹도 분석에 사용할 수 있는 DNA를 남기지 않았으며, 이 연구 이전에도 이들 그룹에 대한 분자 수준의 정보는 제공되지 않았습니다.

이 섬 인구도 나중에 도착한 현대 인류 인구에 어느 정도 "흡수"되어 오늘날 게놈의 극히 희미하거나 심지어 해결되지 않은 구성 요소가 되었습니까? 과거에는 과학자들이 상대적으로 조잡한 분석 도구로 인해 복잡한 유전적 배경에서 이러한 작은 신호를 식별하는 데 어려움을 겪었습니다. 이제 치아 법랑질에서 고대 단백질을 추출하고 고정밀 비교를 수행하는 '프로테오믹스' 방법은 40만 년 전 호모 에렉투스 표본에서 신뢰할 수 있는 정보를 성공적으로 얻을 수 있다면 동일한 기술을 호모 플로레스나 호모 루존의 치과용 재료에 적용하면 미래에는 현생 인류에게 아주 작은 유전적 '메아리'라도 남겼는지 여부를 밝힐 수 있음을 보여줍니다.

과학 문헌에서는 인간의 진화를 단순히 “나무”에 비유하는 일이 사라진 지 오래되었습니다. 보다 적절한 은유는 "짜여진 강"일 수 있습니다. 많은 지류가 때로는 평행하게 흐르기도 하고, 때로는 분리되기도 하며, 오랜 지질학적 시간에 걸쳐 끊임없이 서로 나누어지고 수렴하며 서로 "물 흐름"을 교환합니다. 호모 에렉투스의 에나멜 단백질에 대한 최신 연구는 일부 고대 인류 집단이 화석 기록에서 갑자기 "사라진다"고 해도 생물학적 의미에서 완전히 멸종된 것은 아니지만 조각난 유전적 기억의 형태로 오늘날 인류의 유전자 속에 계속 존재하고 있음을 다시 한 번 증명합니다.