연구에 따르면 흙 속에 숨겨진 DNA는 과학자들이 고대 조상에 대해 알고 있다고 생각했던 것을 다시 쓰고 있는 것으로 나타났습니다.

• 긴장: 과학은 항상 뼈가 인류 역사의 기록 보관소라고 가정했지만, 우리 아래 땅은 계속해서 더 나은 기록을 유지해 왔습니다.
• 소음: 화석 중심의 고생물학 서술은 눈에 잘 띄지 않는 퇴적물 속에 숨어 있는 더 풍부하고 접근하기 쉬운 유전 기록을 가렸습니다.
• 직접 메시지: 과거는 희귀한 뼈대 속에 갇혀 있지 않습니다. 그것은 평범한 흙 속에 쌓여 있으며, 땅이 기억하는 것을 기꺼이 읽으려는 연구자를 기다리고 있습니다.

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2000년경, 코펜하겐 대학교의 한 박사과정 학생이 답답한 시간을 보내고 있었습니다.

Eske Willerslev는 고대 DNA의 흔적을 담고 있을 수 있는 소수의 화석에 접근할 수 없었습니다. 주변에 찾아볼 수 있는 귀중한 화석이 거의 없었고 그는 현장에서 무명이었습니다. 기다리기보다 그는 다르게 생각하기 시작했습니다. 그는 만약 DNA가 동물 배설물에 남아 있을 수 있다면 토양에서도 살아남을 수 있을 것이라고 추론했습니다. 퇴적물에서. 고대 인류가 걸어 다니고, 진을 치고, 죽었던 땅의 층에서. 그의 교수들은 회의적이었습니다. 역사는 훨씬 더 관대하다는 것이 밝혀졌습니다.

다음 20년 동안 이어진 일은 과학이 인간의 과거를 이해하는 방식에 있어 매우 조용하고 놀라운 변화 중 하나입니다. 뼈의 발견이 아니라 흙의 판독에 의존하는 변화입니다.

이전에 현장에서 작업했던 내용

고대 DNA를 연구하는 고생물학 역사의 대부분에서 연구자들은 물리적 유물이 필요했습니다. 이상적으로는 서늘하고 건조한 환경에서 잘 보존된 뼈와 염기서열 분석에 필요한 유전 물질이 충분히 남아 있는 것입니다. 이러한 요구 사항을 충족하는 화석은 드물고 전 세계에 고르지 않게 분포되어 있으며 종종 접근할 수 없습니다. 그 결과는 실제로 일어난 일이 아니라 올바른 조건에서 살아남은 일을 바탕으로 불완전할 수밖에 없었던 고대 과거의 그림이 되었습니다.

네안데르탈인, 데니소바인, 초기 현생인류는 상대적으로 뼈를 거의 남기지 않았습니다. 누가 어디서, 언제, 누구와 함께 살았는지에 대한 역사적 기록은 뼈만으로는 결코 메울 수 없는 틈으로 가득 차 있었다. 그 그룹들이 불가피하게 그리고 풍부하게 남긴 것은 땅에 있는 유전 물질이었습니다. 고대 인류가 피부 세포를 흘리거나, 피를 흘리거나, 부패할 때마다 그 DNA는 그 아래의 토양으로 들어갔습니다. 광물 입자와 결합되어 있습니다. 그것은 해마다, 세기마다 쌓이는 퇴적층으로 자리 잡았습니다. 기다렸다.

문제는 그것이 회수될 수 있는지, 그리고 그것이 공개한 사진이 유지될 것인지였다.

무엇이 바뀌었나

2003년에 Eske Willerslev와 그의 동료들은 Science 지에 400,000년 전의 시베리아 영구 동토층 핵에서 식물과 동물 DNA를 추출할 수 있다는 연구 결과를 발표했습니다. 그는 나중에 뉴질랜드의 600년 된 동굴 퇴적물에서 멸종된 모아새의 DNA를 확인했는데, 이는 퇴적물만을 사용하여 복잡한 유기체가 확인된 최초의 사례였습니다. 이 기술은 점차적으로 퇴적 고대 DNA 또는 sedaDNA라는 이름을 얻었습니다. 한동안 그것은 호수 바닥과 영구 동토층 샘플로부터 과거 환경을 재구성하는 데 사용되는 고생태학 내에 주로 머물었습니다.

그러다가 2017년이 왔는데, 이 분야의 연구자들은 이 해를 분수령의 해로 묘사합니다. 과학자들은 최초로 빙하기 토양에서 인간 DNA를 분리하는 데 성공했습니다. 그것은 인간 화석이 발견된 적이 없는 장소에서 나타났습니다. 퇴적물 기록과 화석 기록은 더 이상 동일한 기록이 아니었습니다. 흙은 더 오래되고, 더 풍부했으며, 많은 곳에서 존재하는 유일한 기록이었습니다.

라이프치히에 있는 막스 플랑크 진화 인류학 연구소의 마티아스 마이어(Matthias Meyer)가 이 분야를 설명했듯이, 연구자들은 여전히 ​​“빙산의 일각을 긁고” 있습니다. 퇴적물은 결국 많은 고고학 유적지에서 화석 뼈의 필요성을 대체할 수 있으며, 골격 흔적이 전혀 남지 않은 인구 및 기간의 유전 정보에 접근할 수 있습니다.

실제로 밝혀지는 것은

sedaDNA가 무엇을 할 수 있는지에 대한 가장 명확한 예시는 시베리아의 데니소바 동굴(Denisova Cave)에서 나옵니다. 동굴은 데니소바인, 네안데르탈인, 초기 현생 인류가 모두 존재했던 것으로 보이는 몇 안 되는 장소 중 하나이기 때문에 고생물학 전체에서 가장 많이 연구된 장소 중 하나가 되었습니다. 네안데르탈인과 현생인류 모두와 구별되는 호미닌 그룹인 데니소바인에 대해 우리가 알고 있는 대부분은 이 단일 동굴에서 발견된 소수의 뼈 조각에서 비롯됩니다. 그러나 동일한 부위의 sedaDNA는 이미 해당 타임라인을 더 뒤로 밀고 뼈가 제공할 수 없는 세부 정보를 채웠습니다.

동굴에서 나온 약 700개의 영구 동토층 퇴적물 샘플에 대한 연구에서 연구원들은 네안데르탈인이 약 170,000년 전에 해당 장소에 도착했음을 나타내는 DNA를 발견했습니다. 이는 화석 증거가 제안한 것보다 약 30,000년 빠른 것입니다. 초기 현생인류는 약 45,000년 전의 퇴적층에서 나타나며, 현재까지 동반된 골격은 발견되지 않았습니다. 흙에는 아무도 존재하지 않는 기록이 남아 있었습니다.

이 기술은 또한 여러 세대에 걸쳐 고고학자들을 좌절시켰던 질문에 답하기 시작했습니다. 누가 어떤 석기를 만들었습니까? 층화된 퇴적층의 DNA는 동일한 깊이에 퇴적된 특정 유형의 도구와 정렬되어 잠재적으로 해당 도구를 담당하는 호미닌 그룹을 식별할 수 있습니다. 벨기에의 트루 알웨세(Trou Al’Wesse) 동굴에서 sedaDNA는 순전히 도구 유형에 근거한 오랜 가설을 확인했습니다. 즉, 그곳에서 뼈는 발견되지 않았음에도 불구하고 네안데르탈인이 그 장소를 차지했다는 것입니다.

2022년에 Willerslev의 팀은 이 방법을 더욱 발전시켜 그린란드 북단의 200만년 된 영구 동토층에서 DNA를 추출했습니다. 그것은 지금까지 발견된 가장 오래된 유전 물질이었습니다. 그 퇴적물에 실제로 무엇이 포함되어 있는지 묻는 질문에 Willerslev는 Nature와의 인터뷰에서 이렇게 말했습니다. “인간, 동물, 식물이 있고 피범벅되는 생태계 전체가 있습니다.” 여러 종에 걸쳐 있는 그 폭과 얼어붙은 땅에 보존된 전체 생태학적 스냅샷은 어떤 화석도 제공할 수 없는 것입니다.

우리가 놓칠 뻔했던 아카이브

뼈 위에 세워진 인류 역사의 버전은 결코 잘못된 것이 아닙니다. 단지 불완전할 뿐입니다. 땅은 항상 더 완전한 기록을 보유해 왔습니다. 우리는 그것을 물어볼 생각을 하지 않았습니다.

이것이 우리를 떠나는 곳

연구자들은 현재 수십 년 전에 고고학 유적지에서 수집된 토양 샘플을 재검사하고 있으며, 그 안에 무엇이 포함되어 있는지 아무도 알지 못한 채 저장된 물질에 대해 현대적인 서열 분석 방법을 실행하고 있습니다. 한때 희귀한 화석 표본을 두고 경쟁했던 실험실에서는 sedaDNA 프로그램을 구축하고 있습니다. 이 기술은 따뜻한 기후(DNA가 훨씬 더 빨리 분해되는 열대 및 아열대 환경)에서 작동하고 미토콘드리아 DNA보다 조상 및 인구 혼합에 대한 훨씬 더 풍부한 정보를 전달하는 핵 DNA를 포착하기 위해 개선되고 있습니다.

이 중 어느 것도 합병증이 없습니다. 퇴적물 입자는 이동할 수 있습니다. DNA는 층 사이에서 침출될 수 있습니다. 오염은 끊임없는 우려이며, 연구자들은 어떤 토양이 유전 물질을 잘 보존할 것인지 아직 확실하게 예측할 수 없습니다. 이 분야가 신중하게 탐색하고 있는 윤리적 문제도 있습니다. 일부 원주민 공동체는 퇴적물에서 고대 DNA를 추출하는 것을 조상 존재에 대한 잠재적 교란으로 보고 있으며, 연구자들은 발굴 이후가 아닌 발굴 이전에 점점 더 공동체에 참여하고 있습니다. 그 협력은 느리지만 이미 일어나고 있습니다.

이 연구에서 제가 기억하는 것은 그것이 밝혀낸 것의 규모뿐만 아니라 그 논리입니다. 우리의 고대 과거를 이해하려면 뼈, 치아, 신체의 단단한 잔여물과 같은 물리적 유물이 필요하다는 가정은 너무 좁은 것으로 밝혀졌습니다. 땅 자체가 계속해서 정보를 담고 있었습니다. 중요한 지역의 모든 퇴적층은 잠재적으로 유전적 기록 보관소입니다. 과학자들은 이제서야 그것을 읽는 방법을 배우기 시작했습니다.

우리 조상들이 도구와 예술품, 살아남은 희귀한 뼈뿐만 아니라 토양 자체에도 흔적을 남겼다는 생각에는 이상하게 개인적인 점이 있습니다. 과거는 박물관이나 세심하게 분류된 표본 속에 있을 뿐만 아니라 발밑에 층화되어 기다리고 있다는 것입니다. 우리가 가지고 있다고 생각했던 인류 역사의 버전은 흙 속에서 한 겹씩 업데이트되고 있습니다.