현생인류 20만년 전 칼라하리에 처음 출현 / 칼라하리 180만년 전 인류거주 동굴

현생인류 20만년 전 칼라하리에 처음 출현..13만년 전 인류 첫 대이동 원인은 기후변화

유용하 입력 2019.10.29. 05:06

      

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국내 연구진 포함 국제 연구팀 밝혀..정확한 발상지·이주 원인 규명 의미

[서울신문]

국내 연구진이 포함된 국제 공동연구팀이 ‘호모사피엔스’(현생인류)가 아프리카 칼라하리 지역에 처음 나타났으며, 첫 번째 인류 대이동의 원인은 기후변화였다는 사실을 밝혀냈다.

 

호주의 가반의학연구소와 뉴사우스웨일스대, 한국의 기초과학연구원(IBS) 기후물리연구단, 남아프리카공화국 로즈대, 나미비아 빈트후크중앙병원 등 10개 기관 연구진으로 구성된 국제공동연구팀은 현생인류가 20만년 전 아프리카 칼라하리 지역에서 처음 나타났고 13만년 전 기후변화 때문에 인류 대이동이 있었다는 연구 결과를 세계적인 과학저널 ‘네이처’ 10월 29일자에 발표했다.

 

현생인류가 아프리카 대륙에서 출현했다는 것은 이미 알려져 있는 사실이지만 정확한 발상지와 전 세계로 퍼지게 된 원인에 대해서는 명확히 밝혀지지 않았었는데 이번 연구는 이를 규명해 냄으로써 과학계의 주목을 받고 있다.

 

연구팀은 남아프리카 일대에 거주하고 있으며, 최초의 어머니에게서 갈라져 나온 현생인류의 가장 오래된 혈통으로 알려진 ‘L0’ 유전자를 지닌 후손 198명의 혈액을 채취해 미토콘드리아 DNA를 정밀 분석한 뒤 새로운 인류 출현 계통지도를 만들었다.

 

그 결과 최초 인류는 현재 나미비아와 짐바브웨 국경에 이르는 보츠나와 북부 지역인 칼라하라 지역에서 나타났으며, L0 혈통이 처음 출현한 시점은 지금까지 알려진 15만~17만 5000년 전이 아니라 20만년 전이라는 사실을 밝혀냈다. 연구팀은 또 해양 퇴적물 같은 고(古)기후 및 지질학적 데이터와 슈퍼컴퓨터를 이용한 기후 모델을 분석한 결과 약 13만년 전 지구 자전축의 움직임이 변해 남반구의 일사량이 변하고 강수량이 이전과 달라지면서 현생인류가 발상지에서 벗어나 이주를 시작했다고 분석했다.

연구팀에 따르면 최초 인류는 13만년 전 칼라하리 북쪽 잠비아와 탄자니아 지역으로, 11만년 전에는 발상지 남서쪽인 나미비아와 남아공 지역의 녹지를 찾아 이동했다. 유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr

 

 

 

 

 

"현생인류 발상지는 아프리카 칼라하리..기후변화로 이주 시작"

입력 2019.10.29. 01:00

               

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IBS, 호주·남아공 연구진과 공동연구..'네이처'에 성과 발표

(서울=연합뉴스) 신선미 기자 = 지금의 우리와 해부학적으로 동일한 '현생인류'는 어디에서 처음 나타났을까. 이들이 아프리카 대륙에서 출현했을 거라는 데는 학계의 이견이 없지만 구체적인 발상지는 아직 분명치 않다.

 

이런 가운데 기초과학연구원(IBS)의 악셀 팀머만 기후물리연구단장(부산대 석학교수)팀이 호주 가반의학연구소, 남아프리카공화국 기상청 등 국제연구진과 함께 현생인류 '호모 사피엔스 사피엔스'의 발상지와 함께 이들이 거주지를 옮겨가게 된 원인을 제시하는 연구 결과를 내놨다.

 

IBS 연구진은 "현생인류의 가장 오래된 혈통은 20만 년 전 아프리카 남부 칼라하리 지역에서 출현했고, 이주는 13만 년 전 기후 변화로 인해 시작된 것으로 보인다"고 29일 밝혔다. 연구 결과는 이날 국제학술지 '네이처'(Nature)에 실렸다.

나미비아 주민들과 연구진의 모습 [Chris Bennett, Evolving Picture 제공]

현생인류 유골 중 가장 오래된 것은 동부 아프리카에서 발견됐지만, 유전학 연구에서는 현생인류의 발상지가 남아프리카로 추정된다. 이에 학계에서는 현생인류 출현지가 아프리카 '동부'인지, '남부'인지에 대한 논란이 있다.

혈액 시료에서 L0 유전자 뿌리를 추적하는 과정 [과학기술정보통신부 제공]

IBS 연구진은 "최근 모로코에서 발견된 두개골은 현생인류와 매우 비슷하지만, 일치하지는 않는다"면서 "이번 연구에서는 가장 오래된 유전학적 가지인 'L0 유전자'에 초점을 맞췄다"고 설명했다. 현재 기술로 미토콘드리아 DNA(디옥시리보핵산·유전물질)를 통해 약 20만년 전 현생 인류의 공통 모계 조상을 추적할 수 있다. 미토콘드리아 DNA는 어머니 쪽에서 유전된다.

 

L0는 인류 최초 어머니의 미토콘드리아 DNA에서 처음으로 갈라져 나온 그룹(혈통)으로, 현재 남아프리카에는 L0 후손으로 추정되는 사람들이 살고 있다. 연구진은 L0 후손 198명을 새로 찾아내 DNA 염기서열 분석 결과를 기존 데이터와 종합해, 이전보다 개선된 연대표를 작성했다. 그 결과 현생인류가 보츠와나 북부의 칼라하리 지역에서 출현했다는 결론을 내렸다.

남아프리카 강우량과 최초 이주의 상관관계 [과학기술정보통신부 제공]

현생인류는 발상지에서 나와 주거지를 넓혀갔는데, 연구진은 이들이 이주하게 된 원인이 '기후 변화'에 있다는 연구 결과도 함께 발표했다. 고기후 자료와 기후 컴퓨터 모델로 25만 년 전부터 현재까지 남아프리카의 기후 변화를 재구성한 결과, 지구 자전축의 느린 흔들림(세차운동)이 남반구의 여름 일사량을 바꿨고 이 영향으로 남아프리카 전역에서 강우량이 주기적으로 변했다는 게 연구팀의 분석이다.

 

연구 결과에 따르면 약 13만 년 전에는 잠비아와 탄자니아 등 현생인류 발상지 북동쪽에, 약 11만 년 전에는 나미비아, 남아공 등 남서쪽에 녹지가 형성된 것으로 추정된다. 연구진은 "인류의 주요 이주는 13만 년 전과 11만 년 전 각각 발생했는데, 이는 녹지 축이 북동쪽과 남서쪽으로 개방된 시기와 일치한다"면서 현생인류가 이 녹지로 이주했을 거라는 결론을 내렸다.

 

네이처는 이 연구 결과에 대해 "(당시) 습도가 높아지면서 호수 주변을 둘러싼 건조한 지역에 녹색 '회랑'(corridors)이 등장했고 인류가 이를 따라 처음에는 북동쪽, 나중에는 남서쪽으로 이동하게 됐다"며 "이런 단계들이 이후 현생 인류가 아프리카 밖으로 이주하고 결과적으로 세계로 퍼져나가는 데 토대가 됐다"고 의미를 부여했다.

L0 그룹의 하위 계통과 이주 지도 [과학기술정보통신부 제공]

팀머만 단장(공동 교신저자)은 "호주의 유전학자들이 유전자를 채취해 분석했고, IBS 기후물리학자들이 고기후를 재구성해 인류 첫 이주에 대한 최초의 증거를 찾을 수 있었다"면서 "이번 연구는 인류의 진화와 유전적 다양성, 문화적·민족적 정체성의 발달에서 과거 기후변화가 중요한 역할을 했음을 시사한다"고 밝혔다.

악셀 팀머만 IBS 기후물리연구단장 [과학기술정보통신부 제공]

sun@yna.co.kr

 

 

 

 

인류 어머니는 부시맨 엄마였나…20만년 전 보츠와나에 살았다

[중앙일보] 입력 2019.10.29 01:00 |   

최준호 기자                    

인류 최초의 조상은 20만년 전 남부 아프리카 보츠와나 북부, 부시맨 지역에 살았던 것으로 밝혀졌다. [유튜브 화면 캡처]

 

 

인류의 어머니, 이브는 부시맨 엄마였을까. 인류 최초의 조상은 20만년 전 남아프리카 보츠와나 북부지역에 살았던 것으로 나타났다. 이곳은 1980년 개봉한 아프리카 코믹 영화 부시맨이 살고 있는 지역이다. 또 이들은 지구 자전축이 이동하면서 생긴 기후변화 때문에 녹지를 찾아 이동한 것으로 밝혀졌다.
 

정확한 인류 발상지 세계 첫 규명
기초과학연·호주·남아공 연구팀
미토콘드리아 DNA 분석해 추적

지구 자전축 이동으로 기후변화
13만년 전 녹지 찾아 이주 시작

기초과학연구원(IBS)은 기후물리연구단의 악셀팀머만 단장(부산대 석학교수) 연구팀이 호주ㆍ남아프라카공화국 연구진과 함께 현생 인류인 호모 사피엔스 사피엔스의 정확한 발상지와 이주 원인을 세계 최초로 밝혀냈다고 29일 밝혔다. 연구 결과는 세계적 국제 학술지 네이처 온라인 판에 29일 오전 게재됐다. 
 
연구진은 남아프리카에 사는 후손들의 DNA를 추적해, 현생 인류의 정확한 발상지를 찾아냈다. 현생 인류가 아프리카 대륙에서 나왔음은 이미 알려져 있지만, 정확한 발상지에 대해서는 논란이 있었다. 가장 오래된 현생 인류의 유골은 동부 아프리카에서 발견된 반면, 살아있는 인간의 가장 오래된 혈통인 ‘L0’의 후손은 남부 아프리카에 주로 거주하고 있기 때문이다.  
 

현생인류 발상지. 김영옥 기자 yesok@joongang.co.kr

 

현대 유전학 기술은 미토콘드리아 DNA를 통해 약 20만년 전 현생 인류의 공통 모계 조상을 추적할 수 있다.  L0는 현생 인류 최초 어머니에서 처음 갈라져 나온 아프리카계 혈통으로, 현재도 L0의 후손들이 남아프리카에 살고 있다.  보츠와나 북부 칼라하리 지역에 살고 있는 부시맨들이 대표적이다. 연구진은 L0 혈통의 후손 198명을 새로 찾아내, 기존의 1019개 표본으로 만들어진 L0의 하위 계통 출현 연대표를 다시 작성했다. 새 연대표에는 이전에 밝혀지지 않았던 희귀 하위계통이 추가됐다.      
 
유전자 하위 계통의 출현 시점은 인류의 이주 시점과 밀접한 관계가 있다. 팀머만 연구진은 개선된 연대표와 후손들의 언어ㆍ문화ㆍ지리적 분포 정보를 연계해, 최초의 이주 경로와 발상지를 추적할 수 있었다. 연구진은 특히 현생 인류가 발상지에서 이주한 원인이 지구 자전축 변화로 인한 아프리카 지역 기후변화 때문이라는 사실도 증명했다. 연구진은 해양 퇴적물 등 고(古) 기후 자료와 기후 컴퓨터 모델 분석으로 답을 얻었다.  ‘세차운동’이라 불리는 지구 자전축의 느린 흔들림이 남반구의 여름 일사량을 변화시켰고, 이로 인해 남아프리카 전역의 강우량이 주기적으로 변화했음을 밝혀낸 것이다.
 
세차운동과 기후변화로 인해 약 13만년 전에 인류 발상지의 북동쪽 잠비아와 탄자니아 지역에 녹지가 생겨났고, 다시 약 11만년 전에 나미비아ㆍ남아프리카공화국 등 남서쪽으로 녹지가 형성돼 이주가 가능한 환경이 만들어졌다. 

  

 

 

이순선 IBS 기후물리단 연구위원은 “아프리카 지역의 녹지 변화가 유전학적으로 분석한 이주 시기 및 경로와 일치해, 현생 인류가 기후변화로 인해 이주했음을 알 수 있었다”며 “이번 연구는 유전학적 증거와 기후물리학을 결합해 초기 인류의 역사를 다시 썼다는 데 의의가 있다”고 말했다.
 
연구를 이끈 악셀팀머만 단장은 “호주의 유전학자들이 유전자를 채취해 분석하고, IBS의 기후물리학자들이 고기후를 재구성해 인류 첫 이주에 대한 최초의 증거를 찾을 수 있었다”고 말했다.
 
여기서 드는 의문 하나. 현생 인류 최초의 어머니는 20만년 전에 하늘에서 갑자기 떨어졌을까. 당연히 아니다. 과학자들이 지난 수십년간 인류의 미토콘드리아 분화를 추적한 결과, 아프리카에서 기원한 L0 혈통보다 더 오래된 것을 발견하지 못했다는 얘기다.  
 
박종화 울산과학기술원(UNIST) 게놈연구소장은 “20만년 전에도 지구에는 네안데르탈인과 데니소바인 등 다양한 인류 종족들이 아시아와 유럽 등지에서 살고 있었다”며 “지금까지 발견, 연구된 것을 바탕으로 볼 때 호모 사피엔스 사피엔스라는 현존 인류와 해부학적으로 동일한 인류의 DNA 중 가장 오래된 혈통이 보츠와나 북부에서 발견됐기 때문에 인류의 조상이 아프리카에서 왔다고 얘기하는 것”이라고 말했다. 

 

세차운동의 원리. 자전하는 지구가 마치 팽이의 축이 흔들리듯이 중심축의 각도가 달라진다. [사진 기초과학연구원]

 
박 소장은 “인간 게놈 연구가 제대로 시작되기 전인 40년전만 하더라도 인류의 조상은 아프리카가 아닌 아시아에서 나왔다는 설이 지배적이었다”며 “현재로서는 아프리카가 인류의 기원일 가능성이 가장 크지만, 향후 또 다른 발견을 통해 인류의 기원이 아프리카가 아닌 다른 곳으로 바뀔 가능성이 전혀 없는 것은 아니다”라고 말했다.  
 
한편 악셀팀머만 단장 연구진은 L0 외 다른 혈통의 이주 경로도 추적해, 인류의 조상들이 어떻게 전 세계로 퍼져나갔는지, 기후 변화와는 어떤 관련이 있는지 초기 인류 역사의 수수께끼를 계속해서 풀어나갈 계획이다.  
 

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미토콘드리아

「

세포 소기관의 하나로 세포 호흡에 관여한다. 따라서 호흡이 활발한 세포일수록 많은 미토콘드리아를 함유하고 있으며 에너지를 생산하는 공장으로 불린다. 미토콘드리아 내 DNA는 모계를 통해 후대로 유전되기 때문에 인류의 기원을 찾는 유력한 방법으로 쓰인다.

 

」

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세차운동

「

태양과 달의 인력으로 인해 지구 자전축이 약 2만1000년의 주기로 회전하는 현상을 말한다.

 

 

 

180만년 전 인류 最古의 거주지 '기적의 동굴'

입력 2021. 04. 29. 08:01 수정 2021. 04. 29. 08:20 댓글 12개

 

[사이언스카페] 발굴 유물 통해 박편 석기에서 손도끼로 진화 과정도 확인

180만 년 전 인류가 거주한 본데르베르크 동굴. 현지어로 기적의 동굴이란 뜻이다./Michael Chazan

 

인류가 살았던 가장 오래된 거주지가 아프리카에서 발견됐다. 앞으로 인류의 진화와 이주 과정을 밝히는 데 중요한 자료가 될 것으로 보인다. 이스라엘 예루살렘 히브리대와 캐나다 토론토대, 프랑스 국립과학연구소(CNRS) 공동 연구진은 지난 26일 국제 학술지 ‘제4기(Quaternary) 과학 리뷰’에 “남아프리카공화국의 칼라하리 사막에서 180만 년 전에 인류가 거주한 동굴을 찾았다”고 밝혔다.

 

◇초기 석기 문화 보여주는 유물 발견돼

140m 길이의 이 동굴은 남아공에서 쓰이는 네덜란드어로 ‘본데르베르크(Wonderwerk) 동굴’로 불린다. ‘기적의 동굴’이라는 뜻이다. 연구진은 동굴 바닥을 이루는 2.5미터 두께의 퇴적층에서 인류가 사용한 다양한 석기와 불을 피운 흔적, 동물의 유골 등을 발굴했다.

예루살렘 히브리대의 론 샤아르 교수가 180만 년 전 인류 최고의 거주지인 본데르베르크 동굴을 조사하고 있다./Michael Chazan

 

히브리대의 론 샤아르 교수는 “인류의 조상이 180만 년 전 이 동굴에서 올도완 석기를 만들었다고 확신한다”며 “열린 공간이 아니라 동굴에서 석기가 만들어졌다는 점에서 아주 독특한 올도완 유적지”고 말했다. 올도완 석기는 큰 돌의 가장자리를 다른 돌로 내리쳐 박편(薄片)을 떼어내는 방식으로 큰 돌에 날을 낸 인류 최초의 석기 문화다. 260만 년 전 아프리카 동부에서 시작돼 아프리카와 아시아에서 2만 년 전까지 이어졌다.

 

◇지자기와 방사성 동위원소로 연대 확인

연대 측정은 두 가지 방법으로 이뤄졌다. 먼저 동굴 바닥에 쌓인 진흙 입자의 자기장을 분석했다. 진흙 입자는 동굴에 쌓일 당시의 지구 자기장 방향을 보존하고 있다. 샤아르 교수는 “분석 결과 일부 입자에서는 자기장이 오늘날처럼 북쪽이 아니라 남쪽을 향하고 있었다”며 “지구 자기 역전 현상이 일어난 시기는 이미 알려져 있으므로, 동굴 바닥의 연대에 대한 단서를 제공했다”고 말했다. 지구 자기 역전은 지구 자기의 방향이 바뀌는 일이다. 현재의 지구 자기에서는 자침의 N극은 거의 북쪽을 가리키지만, 과거에는 반대로 남쪽을 가리켰던 시기가 여러 차례 있었다는 사실이 암석의 잔류 자기(자기 화석) 연구를 통해 밝혀지고 있다.

남아프리카공화국 칼리하리 사막에 있는 본데르베르크 동굴에서 나온 100만 년 전 아슐리안 손도끼./Michael Chazan

두 번째 증거는 모래에 있는 석영 입자이다. 연구진은 석영에 포함된 방사성 동위원소가 시간이 지나면서 방사능을 내고 다른 동위원소로 변한 비율을 분석해 연대를 추정했다. 이를 통해 연구진은 100만 년 전에 날카로운 박편이나 찍개 같은 올도완 석기가 초기의 손도끼로 발전한 것도 확인했다. 또한 인류의 조상이 100만 년 전부터 동굴에서 불을 사용했다는 사실도 알아냈다. 동굴이라는 환경은 불의 흔적이 열린 공간에서 일어난 자연 발화의 결과일 가능성을 배제할 수 있었다.

논문 공동 저자인 마이클 샤잔 토론토대 교수는 “본데르베르크 동굴의 발견은 아프라카 대륙에서 인류의 진화 속도를 이해하는 데 중요한 발판이 될 것”이라며 “동굴의 연대가 확실하게 규명되면서 인류 진화와 기후 변화 사이의 연관 관계를 계속 연구할 수 있게 됐다”고 밝혔다.

아스라엘, 캐나다 공동 연구진이 남아프리카공화국 칼리하리 사막에 있는 180만 년 전 인류 최고의 거주지인 본데르베르크 동굴 벽면을 조사하고 있다./Michael Chazan