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    75억 현재 인류의 공통조상, 놀랍게도 교과서에 실린 것보다 최근이다

    [칼럼] 배진건 배진(培進) 바이오사이언스 대표·우정바이오 신약클러스터 기술평가단장

    기사입력시간 19.11.08 06:53 | 최종 업데이트 19.11.08 08:58

    사진: C. Rottensteiner

    [메디게이트뉴스 배진건 칼럼니스트] 진화론에 따른 인류의 공통조상이 350만 년 전에 살았던 유인원이라고 교과서에 기술돼 있다. 분자생물학의 발달로 인류기원을 분자 수준에서 처음 보여준 1987년의 '미토콘드리아 이브(Mitochondria Eve)'에 의하면 인류는 10만 년에서 20만 년 전에 나타났다고 추정된다.

    미국 인구조사국에서 발표한 예측에 의하면 2017년 12월 말의 세계인구는 75억 6000만 명이다. 이렇게 많은 세계인구의 공통조상이 살았을 때는 언제일까? 350만 년 전일까? 아니면 20만 년 전일까?

    지난 주 공통조상(MRCA: Most Recent Common Ancestor)의 논문을 다시 접할 모임에 참석했다. 세계에서 권위 있는 과학지 '네이처(Nature 2004 Sep 30; 431:562-6)'에 인류의 공통조상이 살았던 때를 역사와 인구의 지리적인 이동을 근거로 모델을 만들어 수학적, 통계적인 방법으로 계산했다.

    이 논문(Modelling the recent common ancestry of all living humans)의 저자인 예일 대학교(Yale University) 통계학과의 Joseph T. Chang 교수의 방법은 간단하다. 혈통(血統)으로 보면 나는 두 명의 부모와 네 명의 할머니, 할아버지, 그리고 8명의 증조할머니, 증조할아버지로부터 태어났다. 어느 누구라도 이렇게 혈통으로 거슬러 올라가면 임의의 두 사람이나 혹은 그 이상의 공통적인 조상을 만나게 될 것이다.

    남자 여자 두 사람이 무작위로 결혼(random mating)한다고 가정하면, 공통조상 세대(世代)의 가장 간단한 모델은 log2P(P= 인구 수)다. 가령 1천 명 인구의 가장 최근의 공통조상의 세대는 log2(1000)을 계산하면 10대가 된다. 인구 백만 명이면 20대, 지금 세계 인구가 75억이면 34대가 나온다. 같은 조상으로 75억 인구가 되는데 34세대 걸리며 한 세대를 30년으로 가정하면 현 인류의 공통조상(Most recent common ancestor, MRCA) 세대(Tn)는 1천 년 전에 나타난 것으로 계산된다.

    그 세대 사람들은 지금 인류의 조상이거나 아니면 그 자손들이 멸종해 없어진 두 그룹으로 나뉜다. 그들 중 같은 하나의 조상(Identical Ancestor, IA: Un)을 수학·통계학적으로 계산하면 'Un = Tn x 1.77'이므로 1770년 전이다. 이 모델에 의하면 지금 인류의 같은 조상의 존재 시기는 놀라울 정도로 초근이 된다.

    그러나 사람들은 배우자를 선택할 때 이 모델의 가정처럼 무작위로 선택하는 것이 아니라 언어, 종교, 교육 등 문화적·사회적 가치와 또 지리적인 요건을 감안해 선택한다. 현존하는 혈통이 원정사(遠征史)를 포함한 역사를 통해 구성됐기에 10개의 다른 종족그룹과 그들 사이에 1세대의 한 번의 이동이 있다고 가정했다. 또 AD 1년의 세계인구가 2억 5000만 명이었다는 역사적인 사실도 집어넣어 시뮬레이션(simulation) 모델을 만들었다.

    이 모델에 의하면, 가장 최근의 공통조상세대(Tn)는 BC 300년(76 대) 전이고, 같은 한 사람의 조상(Un)은 BC 3000년(169대) 전에 살았던 것으로 측정된다. 고대 그리스 최대의 철학자 아리스토텔리스가 BC 384~BC 322년에 살았던 때와 이집트 쿠푸왕의 피라미드가 BC 2575년 전에 세워졌다고 추정되는 시기다. 이 모델의 약점은 인구 이동의 변수다.

    두 번째 모델은, 첫 번째 모델에서 상정된 대륙뿐만 아니라 AD 1500년의 세계지리를 바탕으로 대륙의 크기와 존재했던 나라, 인구이동이 있었던 중요한 항구도시까지 참조해 더 복잡한 시뮬레이션을 수행했다. 한 쌍이 생애 한번은 이동할 수 있는 기회를 부여하였고, 5%가 고향을 떠나고 0.05%가 그 태어난 나라를 떠나고, 항구를 통해 이동한 사람의 95%는 그 항구가 있는 나라 사람이라고 보수적으로 가정했다.

    이 시뮬레이션에 의하면 우리의 가장 최근의 공통조상 세대는 BC 1415년이고 같은 한 사람의 공통조상은 단지 BC 5353년에 살았던 것으로 측정된다. 물론 이 시뮬레이션이 완벽한 것도 아니고 사람마다 출산율도 다르고 인구이동에도 여러 변수가 존재할 수 있지만, 지금 인류의 시작이 되는 하나의 조상(IA)은 만 년이 체 안 되는 단지 수 천년 전에 출현한 것으로 결론 지을 수밖에 없다. 이 모델에 의하면 지금 인류의 공통조상의 존재 시기는 진화론적인 교육에 젖은 우리의 관념적인 시간과 달리 놀라울 정도로 최근이 된다.

    분자생물학의 발달로 인해 사람의 기원을 분자 수준에서 찾는 것은 매우 흥미로운 일이다. 사람의 유전정보인 DNA는 핵(nucleus)에 들어 있고 반은 아버지에게서 그리고 반은 어머니에게서 왔다. 핵에는 미토콘드리아(mitochondria)라고 불리는 수천의 작은 에너지제조 공장이 있는데 미토콘드리아 각각은 환상으로 된 DNA 가닥(a circular strand of DNA)을 가지고 있다. 이 미토콘드리아 DNA(mtDNA)는 오로지 어머니로부터 만 온다. 그런데 통상적으로 mtDNA는 세대에서 세대로 전해지면서 변하지 않는다고 알려졌다.

    이것을 이용해 버클리 대학의 윌슨(Allan C. Wilson) 박사 연구팀은 Nature 325, 31–36(1987)에 ‘Mitochondrial DNA and human evolution’이란 제목의 논문을 발표했다. 지리적으로 다른 전 세계의 5군데 위치에서 살고 있는 147명의 mtDNA를 비교한 연구를 진행했다. 그들 147명 모두는 같은 여성 조상을 가지고 있다고 결론 내렸고 그녀를 ‘미토콘드리아 이브(mitochondria Eve, mt Eve)’로 불렀다.

    언제 mt Eve가 살았는가? 진화론을 근거로 미토콘드리아 돌연변이로 계산한 mt Eve는 10만~20만 년 전에 살았다는 결론을 이끌어 내게 됐다. 특히 인류기원에 대해 교과서에는 인류의 공통조상은 350만 년 전에 살았던 진화론 가설에 의해 근거한 유인원이라고 서술됐는데 사람의 유전정보인 DNA로 추정한 ‘mt Eve’는 10만~20만 년 전에 살았다는 결론이다.

    더 큰 놀라움은 1997년에 mtDNA의 돌연변이는 10년 전에 생각했던 것보다 20배나 빠르게 발생한다는 것이 발표되면서 일어났다. Mitchell M. Holland 박사 연구팀은 'A high observed substitution rate in the human mitochondrial DNA control region'이라는 논문을 발표했다(Nat. Genet., 15 (4): 363–68). 더 정확한 돌연변이율은 어머니-자녀의 대립 mtDNA를 비교함으로써 직접 결정될 수 있다. 더욱 정확한 이 새로운 방법의 사용으로 추정해보면 mt Eve는 단지 5000~1만년 전에 살았었다.
     
    mt Eve는 어디서 살았는가? 처음의 연구는 아마도 아프리카였을 것으로 결론지었다. 그러기에 'Out of Africa'라 불렀다. 그러나 나중에 많은 토론을 거쳐 mt Eve의 기원은 아시아와 유럽일 가능성이 높다고 결론지었다. 

    2003년 네이처의 논문에서 인류의 공통조상을 수학·통계학적으로 컴퓨터 시뮬레이션한 결과인 5353년이고 1997년의 인류의 어머니 mt Eve를 유전자 변이로 계산한 것도 단지 5000~1만년 전이다.

    심오하게도 오늘 2019년 11월 8일을 Hebrew 달력은 'Cheshavan10, 5780'이라 표기하고 있다. 아무리 2017년 12월 말의 세계인구는 75억 6000만 명이라 예측해도 놀랍게도 과학적으로 접근한 이 많은 지구에 사는 사람의 공통조상은 1만년 전을 넘지 못하는 최근이다. 


    ※칼럼은 칼럼니스트의 개인적인 의견이며 본지의 편집방향과 일치하지 않을 수 있습니다.
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