피레네 동굴의 3만 년 전 여성, 중부 유럽인의 DNA를 지니고 있었다

파리의 한 연구 기관에 수십 년 동안 보관돼 있던 뼛조각에서 지금까지 유럽 남서부에서 확보된 것 가운데 가장 오래된 현생 인류 게놈이 나왔다. 뼈의 주인은 피레네산맥 서쪽 끝, 프랑스령 바스크 지방의 이스튀리츠 동굴(Isturitz) 일대에 살았던 여성으로, DNA 대부분은 같은 시대 다른 서유럽인들과 일치한다. 하지만 일부는 그렇지 않다. 이 부분은 동쪽으로 약 천오백 킬로미터 떨어진 오늘날의 체코와 연결된 수렵채집민을 가리킨다.

이 동쪽 계통의 조상 성분이 중요한 것은 빙하기 유럽에 대한 통설이 서부와 동부를 유전적으로 분리된 세계로 봐 왔기 때문이다. 이전에 분석된 게놈들은 수천 년 동안 거의 섞이지 않은 두 계통을 시사했다. 이베리아에서 러시아 평원까지 석기와 매장 방식, 조각된 작은 인물상이 서로 닮아 있었는데도 말이다. 이스튀리츠의 여성은 유전자가 그 경계를 넘나들었음을 보여 주는, 유럽 남서쪽 끝에서 나온 첫 유전학적 증거다.

이번 연구는 빈 대학교의 Pere Gelabert와 Ron Pinhasi가 이끌었으며 스페인·프랑스·이탈리아의 공동 연구자들과 하버드 대학교 David Reich 연구실이 참여했다. 결과는 국제 학술지 Science Advances에 실렸다. 연구진은 약 3만 4000년 전부터 2만 5000년 전 사이 유럽 전역에 퍼진 수렵채집 문화인 그라베트 문화 시기의 게놈 세 개를 새로 추가했고, 마지막 빙하기 중 가장 추웠던 시기의 동굴 퇴적물에서 곧바로 추출한 인간 DNA도 함께 보고했다.

“우리 연구 결과는 유럽의 동부와 서부 집단이 지금까지 생각했던 것만큼 유전적으로 고립돼 있지 않았다는 것을 보여 준다”고 Gelabert는 논문과 함께 배포된 성명에서 밝혔다.

수장고에 잠들어 있던 뼈가 게놈을 내놓았다

이스튀리츠의 뼈는 1950년대 발굴에서 나와 파리의 인류고생물학연구소(Institut de Paléontologie Humaine)에 보관돼 있었다. Pinhasi가 2013년에 시료를 채취했고, 옥스퍼드 대학교가 방사성탄소로 직접 연대를 측정한 결과 2만 6030년(오차 ±220년)이 나왔다. 연구진은 이를 달력 연대로 약 3만 년 전으로 본다. DNA 처리는 빈과 하버드 의과대학에서 공동으로 진행됐다.

고대 DNA는 짧고 손상된 조각 형태로 남아 있으며 세균 DNA에 파묻혀 있다. 여기서 인간 DNA만 건져 내기 위해 연구진은 인간 게놈 사이에서 흔히 차이가 나는 것으로 알려진 100만 개 이상의 위치를 겨냥하는 캡처 키트를 사용했다. 추출물 두 개로 만든 라이브러리 여덟 개에서 그중 45만 4258개 위치를 확보했으며, 추정 오염도는 5% 미만이었다. 이로써 이스튀리츠 여성은 지금까지 분석된 그라베트 문화 개인 가운데 가장 많은 위치가 해독된 축에 든다.

두 번째 고품질 게놈은 태아에게서 나왔다. 이탈리아 남부 오스투니(Ostuni) 인근의 한 동굴에서 고고학자들은 약 2만 7600년 전 태아 유해와 함께 매장된 여성을 발견한 바 있다. 46만 7368개 위치를 담은 새 데이터에 따르면 태아는 남자아이였고 이 여성의 1차 친족, 즉 아들일 가능성이 가장 높으며, 아버지도 어머니와 같은 집단 출신이었을 것으로 보인다.

세 번째 골격 시료는 2021년 스페인 북부 칸타브리아의 추핀 동굴(Chufín)에서 발견된 여성의 치아로, 심하게 훼손돼 있었고 5~10%가 현대 DNA에 오염돼 있었다. 필터를 통과한 위치는 1만 9895개에 그쳐, 이 여성을 집단 속에 자리매김하기에는 충분했지만 자세히 연구하기에는 부족했다. 이 여성은 약 2만 6000년 전에 살았다.

네 번째 시료에는 뼈가 전혀 없다. 약 2만 6500년 전부터 1만 9000년 전까지인 마지막 최대 빙하기의 인골은 극히 드물기 때문에, 연구진은 칸타브리아 엘 미론 동굴(El Mirón)에서 약 2만 2000년 전으로 연대가 측정된 퇴적층의 염기서열을 분석했다. 101회의 시퀀싱 런에서 10억 개 이상의 DNA 조각을 읽었고, 고유한 인간 DNA 조각 29만 4109개를 찾아냈으며, 고대 분자 특유의 화학적 손상이 없는 것은 모두 버린 뒤 정보 가치가 있는 위치 1만 4737개를 남겼다. 이 흙에는 여러 사람의 DNA가 섞여 있을 가능성이 높고, 아마도 여성보다 남성의 DNA가 더 많을 것이다.

빙하기의 두 계통은 서로 단절돼 있지 않았다

이 시기의 게놈은 크게 두 무리로 나뉜다. 프랑스 남서부의 한 동굴 이름을 딴 푸르놀(Fournol) 군집은 서부에서 우세하며, 벨기에 고예 동굴(Goyet)에서 나온 3만 5000년 전 개인으로 대표되는 계통의 후손이다. 체코의 유명한 유적 돌니 베스토니체(Dolní Věstonice)의 이름을 딴 베스토니체 군집은 중부 유럽과 이탈리아에서 우세하다. 지금까지 두 집단의 혼합이 가장 뚜렷하게 기록된 사례는 동부 집단 분포 범위의 서쪽 끝인 벨기에에서 2만 8000년 전부터 2만 6000년 전 사이에 살았던 개인들이었다.

이스튀리츠 여성은 주로 푸르놀 군집에 속한다. 그러나 통계 검정 결과 이 여성은 빙하기 정점 이전 프랑코칸타브리아 지역에서 표본이 채취된 다른 어떤 개인보다도 베스토니체 집단과 더 많은 유전 변이를 공유한다. 또 10만 개가 넘는 후보 가운데 선택된 가장 적합한 계통수는 이 여성을, 베스토니체 집단의 조상과 가까운 사람들로부터 유전자가 유입된 푸르놀형 집단으로 설명한다. 파리 분지의 오르메송(Ormesson)에서 앞서 분석된, 3만 1822년 전부터 2만 9970년 전 사이에 살았던 개인에게서도 비슷한 신호가 나타난다.

섞인 DNA 구간이 세대를 거치며 짧아지는 원리를 이용한 연대 측정법은 혼합 시점을 3만 2500년 전에서 3만 1500년 전 사이, 즉 이 여성이 살기 몇천 년 전으로 추정한다. 이스튀리츠에서 돌니 베스토니체까지의 직선거리는 약 1500킬로미터로, 빙하기 대륙을 가로지르는 이 거리는 런던에서 로마까지와 비슷하다.

연구진은 이 결과를 동굴 자체와 연결 짓는다. 이스튀리츠는 남유럽에서 손꼽히게 풍부한 빙하기 이동식 예술품(휴대용 미술품)을 간직한 곳으로, 오래전부터 여러 무리가 공동 사냥과 물자 교환, 짝 찾기를 위해 모이던 집결지로 해석돼 왔다. 동굴은 유럽 대륙과 이베리아반도를 잇는 주요 통로에 자리 잡고 있다. 이번 게놈은 이 교차로에서 물건뿐 아니라 사람도 섞였다는 견해를 뒷받침한다.

새 게놈은 개인적인 특징도 알려 준다. 유전 형질 예측에 따르면 이들은 모두 어두운 피부와 짙은 머리카락, 갈색 눈을 지녔던 것으로 보인다. 이스튀리츠 여성과 오스투니 남자아이는 부모 양쪽에서 똑같이 물려받은 DNA가 비교적 적은데, 이는 부모가 가까운 친척 사이가 아니었다는 신호다. 이들이 속한 집단의 유효 집단 크기는 각각 235명과 160명으로 추정돼, 지금까지 분석된 다른 어떤 그라베트 문화 개인보다 컸다.

서부 집단은 혹독한 빙하기를 버텨 냈다

동쪽에서 온 유입이 누군가를 대체한 것은 아니다. 추핀 여성, 이스튀리츠 여성, 엘 미론 퇴적물은 모두 같은 서부 계통에 속하며, 이는 남서부가 약 3만 년 전부터 2만 년 전까지 유전적 연속성을 유지했음을 보여 준다. 이는 이전 연구자들이 치아 형태를 근거로 추정한 약 2만 8000년 전의 집단 교체와 상충한다.

퇴적물 결과는 이 계통을, 남서부가 피난처 역할을 했던 빙하기의 가장 혹독한 시기까지 이어 준다. 지금까지 그 시기 솔뤼트레 문화를 다룬 유전 시료는 세 개뿐이었고, 그중 두 개는 품질이 매우 낮았다. 엘 미론 지층은 인골 하나 없이 네 번째 데이터를 보탰다.

추핀 여성은 U8이라는 모계 계통을 지니고 있었는데, 이는 불가리아 바초 키로 동굴(Bacho Kiro)의 초기 개인에게서 발견된 것과 같은 큰 계통이다. 그 하위 그룹인 U8a는 오늘날 유럽에서는 드물지만 현대 바스크인 사이에서는 비교적 흔하다. 논문은 이 겹침을 언급하되 직접적인 혈통 관계를 주장하지는 않는다.

동쪽 신호의 기원은 아직 결론 나지 않았다

연구진은 동쪽 신호에 대해 두 가지 설명을 제시한다. 하나는 그라베트 문화 시기에 실제 접촉이 있었다는 것으로, 사람들 또는 그 후손이 서쪽으로 이동해 현지 집단과 자녀를 낳았다는 설명이다. 다른 하나는 고예 계통보다 앞선 더 오래된 조상 성분이 일부 서부 집단에 이미 존재했다는 설명이다. 남서부에서는 그보다 이른 오리냐크 문화의 게놈이 아직 없기 때문에 두 번째 시나리오를 배제할 수 없다.

연구진이 한 차례의 접촉을 더 유력하게 보는 이유는 두 가지다. 이 신호는 벨기에의 더 이른 오리냐크 문화 시료에는 없고, 3만 년 전 이후에 표본이 채취된 남서부 개인들에게서는 모두 사라진다. 그러나 연대 추정 자체는 혼합이 여러 사건이 아니라 하나의 사건에서 생겼다고 가정하며, 오르메송에 대한 추정치는 통계적 유의성에 이르지 못했다.

표본은 적다. 새로운 개인 세 명과 퇴적층 하나가 게놈 전체 데이터를 가진 약 25명의 그라베트 문화 개인에 더해졌을 뿐이며, 이 집단 기록은 1만 년 가까운 기간에 걸쳐 있다. 이 여성을 동부 수렵채집민과 비교한 검정 가운데 하나는 유의하지 않았고, 데이터로는 유입의 출처가 된 특정 동부 집단을 지목할 수 없다. 퇴적물 DNA에는 그 나름의 문제도 있다. 여러 사람의 물질이 섞여 있고, 퇴적층 안의 정확한 시점과 연결하기 어렵다.

또한 그녀의 유전자는 그녀 자신의 여정에 대해서는 아무것도 말해 주지 않는다. 동쪽 계통의 조상 성분은 그녀가 태어나기 여러 세대 전에 조상들을 통해 이스튀리츠에 도달했다.

빙하기 유럽 DNA에 관해 자주 묻는 질문

유럽 남서부에서 가장 오래된 인류 게놈은?

프랑스령 바스크 지방에서 나온 약 3만 년 전 뼈에서 얻은 이스튀리츠 여성의 게놈이 현재 유럽 남서부 현생 인류의 게놈 전체 데이터 가운데 가장 오래됐다. 정보 가치가 있는 위치 45만 4258개를 담고 있어 이 시기 개인 가운데 최상위 수준이다.

그라베트 문화란 무엇인가?

그라베트 문화는 약 3만 4000년 전부터 2만 5000년 전 사이 유럽 전역에 퍼진 수렵채집 문화다. 여성을 새긴 작은 조각상, 정교한 매장, 대서양에서 러시아 평원까지 공유된 도구 양식으로 알려져 있다. 유전적으로 이 문화의 사람들은 서부 집단과 중부 유럽 집단으로 나뉘었다.

동굴 흙에서 인간 DNA를 얻을 수 있나?

그렇다. 퇴적물에는 사람과 동물이 남긴 DNA 흔적이 남아 있을 수 있다. 스페인 엘 미론 동굴에서 연구진은 약 2만 2000년 된 단일 지층에서 10억 개 이상의 DNA 조각을 읽어 정보 가치가 있는 인간 DNA 위치 1만 4737개를 확보했다. 그곳에 살았던 집단을 식별하기에 충분한 양이다.

빙하기 동유럽과 서유럽 사람들은 친척이었나?

이들은 먼 공통 조상을 공유했고, 이번 연구는 그 갈래들이 나중에 다시 만났다는 사실도 보여 준다. 이스튀리츠 여성의 게놈에는 중부 유럽 집단과 연결된 유입의 흔적이 있으며, 연구진은 이 유입이 3만 2500년 전부터 3만 1500년 전 사이에 도착한 것으로 추정한다.

다음 목표는 이스튀리츠의 가장 오래된 지층

연구진은 이제 이스튀리츠 자체의 가장 오래된 오리냐크 문화 지층, 특히 생마르탱 홀(Salle Saint-Martin)의 C4층 퇴적물을 분석해 동쪽 계통의 조상 성분이 그라베트 문화와 함께 들어왔는지, 아니면 이미 그곳에 있었는지 밝히려 한다. 논문은 2026년 3월 31일 접수돼 9월 9일 게재가 승인됐고, 2026년 10월 23일 Science Advances에 실렸다.

참고문헌: Gelabert et al., “Early Gravettian genomic data from Western Europe reveal population movements before the LGM,” Science Advances, 2026. DOI: 10.1126/sciadv.aeh6128

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