과학자들은 현재 선사시대 유럽 네안데르탈인과 아프리카 호미닌 간 소위 이종 교배를 발견한 덕분에 진화론의 잃어버린 조각을 확인하는 과정에 있다. 수백 년 동안 네안데르탈인은 영장류와 호모사피엔스 사이의 허점으로 간주돼왔다. 막스플랑크연구소 인류학 부서와 튀빙겐대학 과학자들이 공동으로 실시한 최근 연구를 통해 네안데르탈인이 유럽에 도착한 이후 호미닌이 아프리카에서 유럽까지 이동한 종합적인 데이터를 찾았다.
과학자들은 잠정적 이론으로 아프리카에서 이동한 호미닌이 유럽에서 네안데르탈인과 이종 교배해 네안데르탈인의 미토콘드리아 DNA에 흔적을 남겼다는 가설을 상정했다. 이는 미토콘드리아 DNA가 미토콘드리아 내에 존재하고, 오로지 모계에서 아이로 전달될 수 있다는 사실을 근거로 추적한 것이다.
미토콘드리아 DNA
미토콘드리아는 체세포에 존재하는 세포기관으로 음식물을 에너지로 전환한다. 에너지를 생산하는 기관으로 영양소 및 산소를 인체가 사용할 수 있는 에너지인 아데노신 3인산(ATP)으로 전환한다.
미토콘드리아는 고유의 DNA를 가지고 있으며 이는 핵 DNA와는 다르다. 핵 DNA는 사람을 시간 및 모계 유전으로 분류한 다음 표시하기 위해 사용할 수 있다. 독립된 개인이 공통된 조상을 두고 있기에 돌연변이 결과인 미토콘드리아 DNA의 변화는 경과시간을 추정하는 데 도움이 된다.
네안데르탈인과 현대인
최근 연구자들은 현대 인간의 DNA와 네안데르탈인의 DNA를 비교 분석해 76만5,000년에서 55만년 전 추정 시간대에 두 종으로 분열이 발생했다고 결론내렸다. 반면에 독일의 홀레슈타인-스타델(Hohlenstein-Stadel) 동굴에서 발굴된 고대 네안데르탈인의 대퇴골에서 추출한 미토콘드리아 DNA를 포함하는 최근 연구는 40만년 전 두 그룹 간의 분열 시간을 유추해 가능한 시대를 제시했다.
연구 결과는 인간의 미토콘드리아 DNA가 네안데르탈인의 DNA와 상당히 유사하다는 것을 나타냈다. 그러나 이전 연구는 현대 인간과 데니소반 종 간의 밀접한 관계를 설명했다.
이 연구에서 도출된 불일치성은 아프리카에서 호미닌의 이동은 현대 인간의 확산 직전에 벌어진 사건이라는 이론 제시로 이어지면서 논쟁을 촉발했다. 현대 인간의 조상과 가장 가까운 호미닌 그룹은 유럽의 네안데르탈인과 이종 교배했을 가능성이 있기 때문에 호미닌 그룹의 미토콘드리아 DNA와 네안데르탈인의 핵 DNA의 일부를 유전적 혼합물을 사용해 설명했다.
독일에서 발굴된 네안데르탈인의 대퇴골은 이러한 주장을 뒷받침하면서, 과거의 네안데르탈인 연구와는 매우 다른 유전적 데이터를 제시했다. 과학자들은 이 특별한 네안데르탈인에 HST라는 태그를 붙였다. 방사성 탄소를 이용한 연대 측정법으로 뼈의 나이를 결정하지는 못했지만, 돌연변이율로 대략 12만4,000년이라는 값을 추정했다.
또한 수집한 유전 데이터를 통해 발견된 다른 네안데르탈인의 잔여물에서 다른 미토콘드리아 혈통을 제시했다. HST와 다른 네안데르탈인을 비교해 최소 22만 년이라는 분열 시간대를 나타냈다. 전체 정보를 통해 네안데르탈인 간의 다양성에 관한 포괄적인 유전적 특징을 알 수 있었다.
불가사의한 호미닌의 이동
연구자들은 간극을 메울 수 있는 실행 가능한 시나리오를 제시했다. 그들은 호미닌이 아프리카에서 유럽으로 이동한 상황을 가설로 상정하고 네안데르탈인과 인간 DNA가 대략 47만년 전 분리되기 전의 네안데르탈인의 미토콘드리아 DNA를 설명했다.
그리고 이 사건을 HST가 포함된 다른 네안데르탈인이 22만년 전 흩어지기 전에 발생한 것으로 가정했다.
이동의 결과일 수 있는 호미닌의 유입은 유럽의 네안데르탈인 인구에 일정 부분 책임이 있다. 그러나 그들의 미토콘드리아 DNA를 완전히 교체해 상당한 영향을 유발했다.
막스플랑크연구소 인류학 부문 과학자 겸 이번 연구의 선임 필자인 요하네스 크라우스(Johannes Kraus)는 "제안한 시나리오로 선사시대 호미닌의 미토콘드리아 및 핵 DNA의 차이점을 해결할 수 있었다"고 설명했다. "또한 현대 인간과 네안데르탈인의 분리 시간에 관한 불일치도 설명할 수 있었다"고 덧붙였다.
특별한 유전적 데이터는 입수한 핵 DNA가 오염돼 구하기 어려웠지만 HST의 대퇴골에서 추출한 핵 DNA은 이러한 가정을 확인하고 호미닌과 네안데르탈인, 현대 인간 간에 존재하는 게놈 관계를 설명할 수 있는 중요한 요인이 됐다.