사람이 언제, 어디서 생겨나서 지금의 형태로 진화했는지를 밝혀내는 학문이 고인류학(paleoanthropology)이다. 고인류학자들은 1856년에 독일의 네안더 계곡에서 네안데르탈인의 머리뼈 화석을 발견한 이후 아프리카·유럽·아시아 등지에서 수백 여점의 화석을 발견했다.

대표적인 화석들로 아르디피테쿠스(ardipithecus), 오스트랄로피테쿠스(Australopithecus), 호모 에렉투스(Homo erectus) 등이 있다. 수백 만 년 혹은 수십 만 년 전에 지구상에 출현해 오랜 시간을 살다가 멸종한 인류 조상들이다.

이러한 인간 화석 종을 통틀어 호미니드(hominid) 혹은 호미닌(hominin)이라고 부른다. 그리고 최근 DNA 해독기술이 발전하면서 호미닌 연구도 활기를 띠고 있다. 벨기에 ‘트루알웨스(Trou Al’Wesse) 동굴’에서의 연구 사례가 대표적인 경우다.

먼지 안에서 샘플 채취해 DNA 분석    

올해 초 막스플랑크 진화인류학연구소의 연구진이 DNA를 추출한 것은 고인류 화석의 뼈나 이빨이 아니었다. 연구팀은 왈롱어로 ‘말벌의 동굴’이란 의미의 이 동굴 바닥에 깔려 있던 먼지 안에 고인류의 DNA가 있다는 사실을 확신하고 있었다.

이런 판단 하에 유전학자 마이클 메이어(Michael Meyer) 박사가 이끄는 연구팀은 동굴 바닥먼지 속에서 샘플을 채취했고, 유전자 분석을 통해 그 안에서 수 만 년 전에 살았던 네안데르탈인의 DNA를 명확히 식별해낼 수 있었다.

19일 ‘가디언’ 지에 따르면 한 연구원은 “‘투루알웨스 동굴’ 속에서 공기 중에서 금 먼지를 추출해내는 것과 유사한 일을 해냈다”고 설명하고 있다. 최근 유전자 분석 기술이 어느 정도 수준에 와 있는지 말해주고 있는 대목이다.

‘투루알웨스 동굴’ 바닥에는 식물, 박테리아, 그리고 동굴 속에 살았던 또 다른 동물들의 DNA들로 뒤 덥혀 있는 것으로 확인되고 있다. 수 천 년 동안 쌓인 것들로 네안데르탈인의 피와 땀, 배설물 유전자들과 섞여 있다는 사실이 밝혀지고 있다.

연구진은 지난 4월27일 ‘사이언스’ 지에 실린 논문을 통해 “이 기술을 활용할 경우 다른 유적지에도 고인류와 관련된 흔적들을 다수 발견할 수 있을 것”으로 보고 있다. 실제로 이 기술을 활용해 고인류의 거주지 이전상황을 추적하고 있는 중이다.

그리고 DNA 분석기술을 통해 그동안 알려지지 않았던 새로운 종(種)을 발견하는 한편, 인류를 괴롭히는 질병이 어떻게 진화해왔으며, 인간의 창의성의 원천이 어디에서 비롯된 것인지 등에 대해 연구를 진행하고 있다. 고인류학의 새로운 장이 열린 것이다.

그리고 이번 주 고인류학자들을 비롯한 과학자들은 20년 전 DNA 분석 기술 도입한 것을 기념하기 위해 영국 케임브리지 근처의 웰컴 게놈 캠퍼스(Wellcome Genome Campus)에서 세미나를 열고 미래 나아가야 할 방향을 모색할 계획이다.     

“전통의 화석연구는 본업이 아니라 부업”    

과학자들의 관심이 고조되고 있는 것은 이 유전자분석 기술을 통해 이전에 몰랐던 새로운 사실들이 속속 밝혀지고 있기 때문이다. 가장 최근에 발견된 고인류 데니소바인(Denisovans) 연구를 예로 들 수 있다.

이들은 2008년 7월 시베리아의 알타이 산맥에 위치한 데니소바 동굴에서 4만1000년 전의 손가락뼈와 어금니 화석이 발견되면서 알려졌다. 8만 년 전부터 3~4만년 전 경까지 시베리아와 우랄 알타이 산맥, 동남아시아 지역에서 생존했다고 추정된다.

현생인류 및 네안데르탈인, 호모 플로레시엔시스 등과는 별도로 생존했던 고인류의 일종으로, 데니소바 동굴에서 발견된 치아 화석 및 다리뼈 화석, 오스트레일리아 원주민 일부의 유전자 검사를 통해 그 존재가 확인됐다.

2014년 10월에는 국제 공동 연구진이 4만5천 년 전에 살았던 현생인류 ‘호모 사피엔스’ 남성의 DNA를 복원하는 데 성공했다. 연구진은 2008년 시베리아에서 발견된 호모 사피엔스의 대퇴골에서 유전물질을 추출해 DNA를 복원했다고 밝혔다.

지금까지 발견된 현생인류 화석 중 가장 오랜 된 것으로 이 연구를 통해 인류의 조상이 아프리카에서 다른 지역으로 이주하는 과정과 함께 네안데르탈인과의 이종교배 시기 등 그동안 알려지지 않았던 의문점을 다수 밝혀낼 수 있었다.

이 같은 계보 추적과 함께 1만5000년 전 인류 최초의 농부 흔적이 발견되고 있다. 중동에서 발견된 이 집단의 흔적 또한 DNA 분석을 통해 밝혀졌다. 과학자들은 현재 이들과 현생인류 DNA와 상관관계를 추적하고 있는 중이다.

최근 DNA 분석 기술은 수백만 년 전에 살았던 인류는 물론 동물 유전자 분석까지 가능해진 상황이다. 실제로 70만 년 전 살았던 말의 유전물질을 영구동토층에서 찾아내 분석한 바 있다. 과학자들은 DNA 분석이 가능한 기간이 계속 길어지고 있다고 말했다.

고인류학 전반에도 큰 변화가 일어나고 있다. 무엇보다 과학자들은 이전에 행했던 화석 연구가 본업이 아니라 부업이 되고 있다는 사실을 실감하고 있는 중이다. 수년에 걸쳐 땅을 파헤쳐가면서 화석을 찾아 헤멜 필요가 없다는 것이다.

고인류가 살았던 흔적을 발견해 그 주변에서 DNA를 찾아낼 경우 얼마든지 연구가 가능하다는 것이 학자들의 견해다. 생거연구소의 유전학자 크리스 타일러-스미스(Chris Tyler-Smith) 박사는 “젊은 고인류학자들에게 화석 찾기를 중단할 것을 권유하고 있다.”고 말했다.

일부 고인류학자들 사이에 논란도 있다.  2010년 네안데르탈인의 게놈을 해독해 유명해진 진화인류학연구소의 스반테 패보(Svante Pääbo) 박사는 “아직 네안데르탈인 연구가 다 끝나지 않은 상황에서 화석 연구 중단은 성급한 판단”이라고 반발하고 있다.

“화석 연구 기반 하에서 새로운 DNA 분석이 이루어져야 한다.”는 것이 패보 박사의 지론이다. “기존의 화석연구와 새로운 DNA 분석이 협력해 고인류 계보에 대한 큰 그림이 그려져야 한다.”며 화석연구 중단 움직임에 큰 우려감을 표명했다.