[사이언스 데일리] 새로운 연구에서 최초로 네안데르탈인의 안면 골격과 현생인류의 안면 골격 성장 과정을 기재했다.

네안데르탈인과 현생인류를 구분하는 형태학적 과정

(2015년 12월 7일 사이언스 데일리 기사 번역)

정보출처: 뉴욕 대학

현생인류와 비교한 시마 데 로스 우에소스 (SH) 및 네안데르탈인의 윗턱뼈 성장 방향. Credit: Rodrigo S Lacruz

뉴욕 대학 치과대학의 기초과학 및 두개안면생물학과의 조교수인 로드리고 라크루즈 박사가 이끄는 국제연구팀이 네안데르탈인의 얼굴 골격과 현생 인류의 얼굴 골격의 차이를 보여주는 발달 과정을 최초로 기재한 연구를 출판했다.

라크루즈의 연구팀은 약 2십만 년 전에 나타난 네안데르탈인이 얼굴이 자라는 방식에 있어서 호모 사피엔스 (인류) 와 확연히 차이가 나타난다는 것을 보임으로써 오래되었지만 중요한 논쟁인 이들 두 그룹이 서로 구분된다는 주장에 증거를 더해주었다. 논문은 “네안데르탈인과 그 조상에 있어서 윗턱뼈의 개체발생 (Ontogeny of the Maxilla in Neanderthals and their Ancestors)” 이라는 제목으로 ‘네이처 커뮤니케이션 (Nature Communications)’ 에 실렸다.

“진화의 수수께끼를 맞추는 중요한 조각 하나입니다.” 고인류학자이자 법랑질 생물학자인 라크루즈의 말이다. “어떤 사람들은 네안데르탈인과 현생 인류가 인류의 가계도에서 별개의 가지로 취급되면 안된다고 생각해왔습니다. 하지만 얼굴의 성장 패턴에 기반한 이번 발견을 보면 이들은 뚜렷하게 구분되는 그룹이었습니다.”

연구를 수행하면서 연구팀은 네안데르탈인의 얼굴과 현생 인류의 얼굴을 구분하는 형태학적 과정을 이해하려는 계획을 가지고 있었다. 얼굴의 형태는 고대 인류에서 현생인류로 진화하는 과정을 이해하는 데 있어서 중요한 요인일 가능성이 있었다.

뼈는 조골세포 (뼈를 형성하는 세포 osteoblast) 가 수행하는 골침착과 파골세포 (osteoclast) 가 수행하는 골흡수를 통해 형성된다. 인간의 경우 얼굴에 위차한 뼈의 가장 바깥쪽은 커다란 골흡수 장 (resorptive fields) 으로 구성되어 있지만 네안데르탈인은 그 반대다. 즉 뼈의 가장 바깥쪽 층에 광범위하게 골침착이 일어나는 것이다.

연구팀은 사람아과 화석의 얼굴 성장 재모델링 연구의 선구자이자 논문의 공저자인 NYUCD 생체재료과의 티모시 브로미지 박사가 개발한 이동식 콘포칼 현미경과 전자현미경을 이용해 어린 네안데르탈인의 얼굴 골격 바깥쪽 층에서 일어나는 뼈세포 성장 과정 (골침착과 골흡수) 의 지도를 최초로 작성했다.

“성장과 관련하여 세포에서 일어난 과정의 흔적들은 뼈에 보존되어 있습니다.” 브로미지의 말이다. “골흡수는 뼈 표면의 분화구 같은 구조 — 열공 (lacunae) — 에서 볼 수 있고, 조골세포가 골침착을 일으킨 곳은 상대적으로 밋밋한 모습을 보입니다.”

연구 결과 네안데르탈인의 경우 고대 사람아과 종들과 마찬가지로 조골세포가 광범위하게 골침착을 일으키면서 그에 상응하는 골흡수는 일어나지 않아 얼굴 뼈 성장의 리모델링 — 뼈가 침착되고 흡수되면서 성체의 골격을 형성하고 모양을 잡아가는 과정 — 결과 툭 튀어나온 (prognathic) 윗턱뼈를 만들어내게 된다. 이 과정은 현생 인류의 어린이와 강한 대조를 보여주는데, 현생 인류 어린이의 경우 얼굴이 성장하면서 골침착과 함께 특히 얼굴 아래쪽에서 골흡수가 일어나면서 네안데르탈인과 비교해 더 평평한 턱이 만들어진다.

연구팀은 1926 년 영국령 지브롤터와 1900년대 초 프랑스 남서부 라키나 유적지에서 발견된 잘 보존된 어린 네안데르탈인의 두개골 표본 여러 개를 가지고 연구했다. 이들은 또 네안데르탈인의 얼굴 성장 리모델링 과정을 네 개의 플라이스토세 중기 (약 4십만 년 전) 스페인 북중부 시마 데 로스 우에소스에서 발견된 화석 컬렉션 중 한 청소년기 개체의 얼굴과 비교했다. 시마 화석들은 해부학적 특징과 유전체 DNA 분석 결과를 보면 네안데르탈인의 조상일 가능성이 높은 것으로 보인다.

“우리는 항상 네안데르탈인이 아주 다른 종류의 사람아과 종이라고 생각해 왔습니다.” 라크루즈의 말이다. “하지만 사실 이들은 오래된 아프리카의 사람아과 종과 유사한 얼굴 성장 패턴을 공유하고 있습니다. 사실 발생학적으로 분화된 것은 현생 인류입니다. 즉 현생 인류만이 조상의 성장패턴에서 벗어나 있다는 것이지요. 그런 의미에서 독특한 얼굴을 가진 것은 현생 인류이며 연구의 다음 단계는 현생 인류가 언제 조상의 것과는 다른 얼굴 성장 발생 패턴을 언제, 그리고 어떻게 얻게 되었는지를 알아내는 것입니다.”

라크루즈의 말에 의하면, 게다가 얼굴의 개체발생 과정을 이해하면 현생 인류 내에서 볼 수 있는 얼굴의 크기 및 모양 변이를 설명하는 데 도움이 될 것이라고 한다.

참고문헌

Rodrigo S. Lacruz, Timothy G. Bromage, Paul O’Higgins, Juan-Luis Arsuaga, Chris Stringer, Ricardo Miguel Godinho, Johanna Warshaw, Ignacio Martínez, Ana Gracia-Tellez, José María Bermúdez de Castro, Eudald Carbonell. Ontogeny of the maxilla in Neanderthals and their ancestors. Nature Communications, 2015; 6: 8996 DOI: 10.1038/ncomms9996

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