칠레 미라 두 구에서 천연두가 유럽에서 왔다는 최초의 유전적 증거 발견

오랜 세월 동안 아메리카 역사상 최악의 전염병은 분자적 증거가 없었다. 역사 기록에는 아스테카, 마야, 잉카 제국의 붕괴를 묘사했지만, 바이러스는 처음 접촉 당시부터 회복된 적 없었는데 두 미라가 그 상황을 바꿨다.

칠레 북부의 극한 건조 환경에 보존된 그들의 뼈에는 천연두 바이러스인 Variola major의 식별 가능한 조각이 포함되어 있었다. 이 발견은 유럽에서 아메리카로 천연두가 전파되었다는 최초의 분자적 증거이다. 연구팀을 이끈 트리니티 칼리지 더블린의 브루노 로메로 곤살레스는 바이러스 DNA를 복원했는데, 그 특성이 워낙 독특해 새로운 균주 CAM9로 지정해야 했다.

뼈 속에 남아있던 바이러스 DNA

두 개체는 30~35세 여성과 18~20세 남성으로 추정되며, 칠레 북부 태평양 연안 근처의 고고학적 유적지인 카마로네스 9에서 발견되었다. 그들의 보존 상태는 자연적인 것이었다: 지역 특유의 극한 건조 환경이 유기물 질을 분자 수준까지 유지할 수 있게 해주었다.

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연구팀은 처음부터 병원체를 찾으려고 한 것은 아니었다. 로메로 곤살레스는 인구 조상 데이터를 얻기 위해 뼈 샘플을 처리하다가, 원시 DNA 읽기를 병원체 서명으로 스캔하는 생물정보학 파이프라인을 적용했다. 소프트웨어는 두 미라 모두에서 바이러스 물질이 있다는 것을 발견했고, 이를 염기서열화하고 알려진 변종과 비교한 결과 두 개체가 동일한 유행병의 희생자라는 것이 확인되었다.

연구는 칠레 대학의 콘스탄사 데 라 푸엔테 카스트로와 긴밀히 협력하여 진행되었으며, 그는 기술적 난점을 언급했다: 수백 년 동안 화학적으로 손상된 고대 DNA를 분석하려면 매우 낮은 농도의 존재에도 민감한 검출 방법과 잘못된 분류를 피하기 위한 신중한 계통수학적 분석이 필요하다.

CAM9가 보여주는 전파 과정

새로운 균주의 진화적 위치는 이 발견의 핵심이다. 바이러스 계보에서 CAM9는 아메리카와의 접촉 이전 유럽 중세 계열과 이후 식민지 시대의 변종 사이에 위치한다. 이 위치는 새로 도착한 균주가 나타날 정확한 장소로, 아직 아메리카에서 세대별 전파를 통해 축적된 돌연변이를 가지고 있지 않기 때문이다.

“역사 기록은 과거에 벌어진 일의 큰 그림을 보여주지만, 현지 수준에서는 항상 정확하지는 않습니다,” 트리니티 칼리지 더블린의 공동 연구자인 나카고메 시게키 박사는 말했다.

데이터에서 드러나는 진화적 시간대는 세 가지 단계로 구성된다. 유럽과의 접촉 이전에는 밀집된 구세계 인구 사이에서 천연두가 빠르게 진화했다. 17세기와 18세기 식민지 시대의 전성기 유행병 동안 진화 속도는 느려졌다 — 바이러스는 선천적 면역이 없는 인구 사이에서 최적의 전파 조건을 찾았으며, 선택 압력은 일시적으로 완화되었다. 나중에 백신 접종으로 감수성 호스트가 줄어들자, 바이러스는 부분적 면역을 피하기 위해 적응하면서 진화 속도가 다시 빨라졌다.

이 유전자가 상징하는 재앙의 규모

천연두가 초래한 유행병은 두 대륙의 인구 역사에 큰 변화를 가져왔다. 원주민 사망률 추정치는 가장 심하게 영향을 받은 지역에서는 접촉 이전 인구의 90%까지 도달했으며, 바이러스 자체에 직접 기인하는 사망자 수는 약 400만 명이다. 이 질병은 종종 식민지 군대를 선두로 전파되어 기존 원주민 무역망을 통해 퍼져나가 군사적 대결 전에 저항력을 약화시켰다.

카마로네스 9 유적지는 천연두 유행병의 기록이 없는데, CAM9 유전자만으로는 바이러스가 초기 도입 지점에서 어떻게 이렇게 멀리까지 전파되었는지에 대한 답을 줄 수 없다. 연구자들은 바이러스가 같은 무역망을 통해 퍼졌을 가능성이 높다고 제안하며, 이는 식민지 기록에서 관찰된 유행병의 빠른 확산 속도와 일치한다.

아직 해결되지 않은 질문들

이 연구는 한 유적지의 두 개체에 기반하고 있다. 이는 CAM9의 존재와 진화적 위치를 확인하는 데는 충분하지만, 아메리카 전역에서 천연두가 몇 번이나 도입되었는지, 얼마나 빠르게 퍼졌는지, CAM9이 초기 도입을 나타내는지 아니면 이후 파도를 나타내는지 여부는 결정할 수 없다.

이런 오래된 샘플의 고대 DNA는 조각난 상태이며 농도가 매우 낮아 검출은 알려진 병원체 가족에 훈련된 계산 도구에 의존한다. 새로운 균주인 CAM9는 신뢰할 수 있는 식별을 위해 신중한 계통수학적 배치가 필요하다. 다른 유적지와 시간대의 추가 유전자가 필요할 것이다.

두 미라의 연대 범위는 약 1492년과 1631년 사이로, 거의 140년에 걸쳐 카마로네스 9 공동체가 유행병에 접촉한 정확한 시기는 시간적 불확실성을 남긴다. 유적지의 태평양 연안 위치에서는 바이러스가 해상 무역로를 통해 도착했을 가능성을 시사하지만, 이는 확증 없는 추측이다.

아메리카와 천연두에 대한 일반적인 질문

왜 천연두는 원주민의 많은 비율을 죽였나? 아메리카 원주민은 천연두나 그 친척 바이러스에 이전 노출이 없었기 때문에 면역 체계가 학습된 반응을 가지고 있지 않았다. 바이러스가 면역학적 경험이 없는 인구에 진입하면 전파 속도는 빠르고 사망률은 면역력이 부분적으로 있는 인구보다 높다. 대규모 사망은 바이러스를 접한 적 없는 인구에게 병원체를 도입한 결과였다.

바이러스 계통수적 나무는 무엇이며, 여기서는 왜 중요하나? 계통수는 DNA 서열을 샘플 간에 비교하여 진화 관계를 재구성한다. 새로운 균주는 조상 서열에서 덜 돌연변이를 보이고; 유래된 균주는 더 많은 돌연변이를 가진다. CAM9이 접촉 이전 유럽 균주와 이후 식민지 시대의 변종 사이에 위치한 것은 초기 도착 — 후기 파도의 재도입이 아님을 확인한다. 바이러스 계보에서 그 슬롯은 이전에 비어 있었다.

이런 접근법으로 아메리카의 다른 식민지 시대 병원체를 발견할 수 있을까? 카마로네스 9 샘플에서 천연두를 감지한 생물정보학 파이프라인은 동시에 여러 병원체를 검출하도록 설계되었다. CAM9을 제공한 동일한 데이터셋에는 같은 인구에 영향을 준 다른 전염병의 증거가 포함되어 있을 수 있다. 연구팀은 라틴 아메리카 전역의 기관에서 추가 자금과 분석 인프라를 확보할 것을 촉구하며, 식민지 시대 고고학적 유적지에서 발견된 유해를 해당 국가에서 분석하고 보존할 수 있도록 해야 한다고 강조했다.

이 연구는 Science에 게재되었다. CAM9 유전체는 유사한 방법으로 대륙 전역의 식민지 시대 유해가 검사될 때 비교 작업을 위한 기반이 될 것으로 예상된다.

참고문헌: Romero González 외, “Ancient smallpox genomes reveal how European colonization brought the disease to the Americas,” Science, 2026. DOI: 10.1126/science.aee6957

태그: 고고학, 고대 DNA, Bruno Romero González, CAM9, Camarones 9, smallpox

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