호모 에렉투스와 데니소바인 교배 증거 발견, 고대 단백질이 말해주는 인류 진화사
중국에서 발견된 약 40만 년 전의 호모 에렉투스 6명의 치아에서 추출한 고대 단백질 분석 결과, 호모 에렉투스와 데니소바인 간의 교배 증거가 발견됐다. 법랑질 단백질의 특정 아미노산 변이가 두 종에서 공통으로 나타나 교배를 시사하는 첫 번째 유전학적 증거로 평가받고 있다.
인류의 먼 조상들이 언제, 어디서 만났는지를 밝히는 새로운 증거가 제시됐다. 국제 연구팀이 약 40만 년 전 중국에서 살았던 호모 에렉투스 6명의 치아에서 추출한 고대 단백질을 분석한 결과, 호모 에렉투스와 데니소바인이 교배했다는 유전학적 증거를 발견한 것이다. 이 연구 결과는 학술지 네이처에 게재됐으며, 이는 두 종 간의 교배를 보여주는 첫 번째 유전학적 증거로 평가받고 있다. 인류의 교배 역사는 이미 여러 사례가 알려져 있다. 호모 사피엔스(현생인류)는 네안데르탈인과 교배했고, 네안데르탈인은 데니소바인과 교배했으며, 데니소바인도 호모 사피엔스와 교배한 것으로 확인됐다. 이제 호모 에렉투스와 데니소바인의 교배까지 밝혀지면서 인류 진화의 복잡한 네트워크가 더욱 분명해지고 있다.
호모 에렉투스는 인류 진화사에서 매우 중요한 위치를 차지하고 있는 종이다. 약 190만 년 전부터 10만 년 전까지 지구상에 존재했던 이 종은 네안데르탈인, 데니소바인, 그리고 초기 현생인류와 같은 시대를 살았다. 특히 호모 에렉투스는 인류 역사상 처음으로 아프리카를 떠나 유라시아 대륙으로 이동했으며, 동남아시아의 자바 섬까지 진출한 종이기도 하다. 이렇게 광범위한 지리적 분포와 긴 생존 기간은 호모 에렉투스가 인류 진화 과정에서 다른 종들과 만날 수 있는 충분한 기회를 가졌음을 시사한다. 그러나 지금까지 호모 에렉투스의 유전정보는 매우 제한적이었다. 이전까지 얻어진 유전 데이터는 조지아에서 발견된 약 180만 년 전의 호모 에렉투스 표본 단 하나뿐이었으며, 이 표본에서도 다른 인류 종과 구별되는 독특한 유전 변이를 찾을 수 없었다.
이번 연구를 주도한 중국 과학원 척추동물고생물학및고인류학연구소의 푸 치아오메이 박사 연구팀은 중국에서 발견된 호모 에렉투스 유해에 주목했다. 중국에서는 12개 이상의 유적지에서 다양한 연대의 호모 에렉투스 유해가 발견됐으며, 이는 이 종의 유전정보를 대규모로 수집할 수 있는 보고라고 할 수 있다. 연구팀은 1920년대에 유명한 '베이징 원인(북경인)'이 발견된 주커우디안 유적지를 비롯해 중국 남부의 허시안과 중부의 순자동 유적지에서 채취한 치아 샘플에 집중했다. 분석 대상이 된 모든 치아는 중기 플라이스토세 시대인 약 40만 년 전의 것으로 추정된다. 연구팀은 6개의 호모 에렉투스 치아(수컷 5개, 암컷 1개)의 법랑질에서 단백질을 추출했으며, 9개 단백질에 속하는 단백질 조각들을 분석했다.
이 분석 과정에서 가장 주목할 만한 발견은 아멜로블라스틴이라는 법랑질 기질 단백질에서 나타났다. 연구팀은 이 단백질에서 모든 6개의 호모 에렉투스 표본에서 공통으로 나타나는 두 가지 중요한 아미노산 서열 변이를 발견했다. 253번 위치에서 6개의 호모 에렉투스 치아는 글리신이라는 아미노산을 가지고 있었는데, 이는 현생인류와 조지아에서 발견된 호모 에렉투스를 포함한 지금까지 검사된 모든 인류 종에서 나타나는 알라닌과 다르다. 이 글리신 변이는 동아시아 호모 에렉투스 개체군에 특이적인 것으로 보인다. 미국 위스콘신 매디슨 대학의 인류학자 존 호크스는 "고대 법랑질에서 이런 종류의 데이터를 얻기는 어렵기 때문에, 6개의 치아에서 일관된 결과를 얻을 수 있었던 것은 매우 흥미롭다"고 평가했다.
더욱 흥미로운 것은 273번 위치에서 발견된 또 다른 변이다. 이 위치에서 호모 에렉투스는 메티오닌 대신 발린이라는 아미노산을 가지고 있었는데, 연구팀은 이 동일한 변이가 두 명의 데니소바인에서도 발견되었음을 확인했다. 한 명은 시베리아 데니소바 동굴에서 발견된 약 7만 년 전의 표본이었고, 다른 한 명은 타이완 근처에서 발견된 연대 미상의 표본이었다. 이는 동아시아의 호모 에렉투스 개체군, 또는 이와 밀접한 관련이 있는 집단이 교배를 통해 이 변이를 데니소바인에게 전달했음을 시사한다. 호주 그리피스 대학의 진화생물학자 타냐 스미스는 "두 집단이 공간적으로나 시간적으로 가까웠다는 점을 고려하면, 이러한 제안은 합리적이다"고 지적했다. 이번 발견은 호모 에렉투스와 데니소바인이 공존했던 시기와 지역에서 실제로 만났을 가능성을 강력하게 뒷받침한다.
이 연구는 고대 DNA가 아닌 고대 단백질을 활용한 고인류학 연구의 중요성을 보여주는 사례로도 주목받고 있다. 단백질은 DNA가 분해되어 더 이상 복구할 수 없는 오래된 화석 표본에서도 발견될 수 있으며, DNA와 마찬가지로 고대 인류 간의 관계를 추론하는 데 사용할 수 있다. 이번 발견으로 인류 진화의 복잡한 네트워크가 더욱 명확해졌으며, 앞으로 더 많은 고대 표본에서 단백질을 추출하고 분석한다면 인류의 먼 과거에 대한 이해가 더욱 깊어질 것으로 기대된다.