최초 아메리카 인디언의 기원은 알래스카인

▲ 2006년에 발견된 알라스카의 페어뱅크(Fairbanks)의 남동쪽 50마일에 위치한 타나 강(Tanana River) 골짜기에서 발견된 11,500년 전의 고대 무덤 사이트(Upward Sun River)에서 두 아이의 발굴 현장. Credit: Ben Potter, University of Alaska Fairbanks

약 180만년 전에 시작된 플라이스토세(Pleistocene, 홍적세) 말기에 알래스카인(Alaskan)의 게놈이 최초 아메리카 인디언들의 기원을 밝혀냈다.

플라이스토세 말기 알래스카에 남겨진 인류유해의 분석들은 이 인구의 시기와 분포를 해결하는데 중요한 역할을 했으며, 아메리카 대륙에 거주하고 있는 사람들의 입구통로인 베링육교(Beringa)의 인구역사의 유전적 이해를 가능하게 했다.

알래스카에 위치한 고대무덤사이트(Upward Sun River)에서 약 11,500년 전으로 추정되는 두 유아의 유해가 발견되었다. 유아의 미토콘드리아 DNA에서 찾아낸 USR1은 매우 밀접하게 미국 인디언들과 관련이 있지만 이전에 배열된 고대와 현대의 아메리카 인디언들에 토대가 되었다. 또한, 두 유아에서 얻어진 미트콘드리아의 배열들(각각 하플로그룹 C1과 B2)을 이용하여 다음 분열 위치와 시기 그리고 초기 설립개체군의 수, 원천과 구조를 연구하는데 더 광범위한 기회를 준 온전한 게놈 배열 데이터를 얻었다. USR1이 분명한 고대 베링인(Beringian)의 인구를 나타낸다는 걸 보여줬으며, 현대 전 세계의 인류들과 가까운 동족이었다는 것을 발견했다.

▲ 남아의 유골이 사슴 뿔로 만든 창의 촉과 도구 등 125점의 유품과 함께 발견되어 초기 북미 대륙 이주민의 문화적 관습을 엿볼 수 있다고 밝혔다. 남아의 유골은 유물과 함께 황토에 덮인 상태에서 발견됐다. Credit: 벤 포터, 알래스카 대학, 페어 뱅크스

인구통계학적 모델링을 사용하여, 고대 베링인의 인구와 다른 아메리카 인디언의 조상들은 동아시아인들로부터 분리된 단일 설립개체군의 자손으로 추정되었다. 고대 북 유라시아인들(Eurasians)에서 모든 아메리카 인디언으로의 유전자흐름은 고대 베링인의 ‘정체모델(standstill model)'과 일치하는 장기간의 조상 아메리카 인디언들의 유전자 구조를 뒷받침했다. 다른 모든 아메리카 인디언들이 속한 토대가 되는 남∙북아메리카 인디언 일족들은 약 14,600~17,500년 전에 나뉘었고 북미 빙하대륙의 남쪽에서 발생했다. 연구결과, 북아메리카 인디언들의 북아메리카 대륙 북쪽에서의 출현은 고대 베링인들의 초기 설립개체군을 대체하고 흡수했던 과거의 이주로부터 왔다고 밝혔다.

USR1은 그 동안 불확실했던 것들인 현대의 아메리카 인디언들과 전 세계의 인구들 사이에 유전적 관련성, USR1과 북아메리카 인디언(NNA)-남아메리카 인디언(SNA) 분열에 대한 지리적 위치, 다른 아메리카 인디언들의 형성과정 등을 해결하는 걸 가능토록 했다.

그 불확실했던 것들에 대해서 알아보자.

▲출처: Pixabay

USR1, 현대의 아메리카 인디언들과 전 세계의 인구들 사이에 유전적 관련성

USR1이 현대 아메리카 인디언을 존재하게 했던 같은 근원 인구로부터 유래되었는지를 조사하기위해 형태 D의 빈도수기반 통계자료로 11,322개의 대립형질 유전자를 계산했다. 그 결과 표준값 분포가 동아시아인과 시베리아인을 배제한 아메리카 인디언들과 같이 클레이드(clade)를 형성한다는 영가설에 따라 예상된 정규분포와 일치했다. 덧붙여, USR1과 오늘날 아메리카 인디언들이 동아시아인과 말타인(Mal'ta)과 관련된 혈통의 혼합한 특징을 지닌 조상의 근원으로부터 유래되었음을 알 수 있었다. 이 근원의 자손들이 아메리카 대륙으로 처음 이주했던 토대가 되는 집단을 대표한다고 암시할 수 있었다.

USR1이 최근 아시아의 유전자흐름을 견딘 일종의 인구들을 제외한 어떤 한 쌍의 아메리카 인디언에 대한 외집단이라는 영가설을 거부할 수 없었기에 TreeMix를 사용하여 아메리카 인디언 클레이드에 토대가 되는 위치에서 USR1의 계통발생 배치를 확인했다. 이 결과들은 아메리카 인디언 클레이드 이내에 USR1의 분열을 지지하지만 USR1이 NNA와 SNA에 대해 같은 거리에 있다는 것을 나타냈다.

USR1과 NNA-SNA 분열에 대한 가능한 지리적 위치들

▲ USR1이 NNA-SNA 분열을 하기 전 어떻게 이동했는지를 지리적으로 나타낸 그림. 출처: Nature

최근 몇몇의 아메리카 인디언 집단들에 있는 오스트랄라시아(Australasian)에서 유래된 유전적 특징의 발견은 USR1도 이러한 특징을 가지고 있는지를 연구하도록 이끌었다. 하지만, USR1에 대해 다른 아메리카 인디언들보다 파푸아인들(오스트랄라시아인 대용물)에 더 가깝다는 단서를 찾지 못했다.

에스키모와 애서배스카 어족(Athabaskan)의 기원을 재검토하기 위해 NNA-SNA분열 이전인 아메리카 인디언의 분열에 대해 USR1의 위치를 활용했다. 그러고 나서 애서배스카 어족들과 언어적, 유전적 연결을 공유한다고 나타낸 자료를 기반으로 한 혼합그래프에 적합한 증분분석법을 사용했다.

결국, 애서배스카 어족들과 그린란드(Greenlandic)의 이누이트(Inuit)족 둘 다 NNA일족으로부터 유래되었다는 모델을 산출해냈고 그린란드의 이누이트 내에 시베리아인의 요소는 시베리아인의 인구로부터 유래되어 온 고대 에스키모인과 신 에스키모인의 결과라고 추론했다. 출처: 네이처.

다른 아메리카 인디언 인구들의 형성과정

▲아메리카 대륙의 인구뿐만아니라 다른 인구의 분열을 나타낸 그림. 출처: Nature

두 가지 독립적인 방법인 diCal2와 momi2를 사용하여 아메리카 인디언들, 시베리아인들과 동아시아인들에 대해 USR1의 인구통계 역사를 추론했다. 각각 방법으로 USR1, 아메리카 인디언들과 시베리아인들의 설립개체군이 USR1과 아메리카 인디언들의 조상들이 나뉘기 시작했을 때인 약 24,500~36,000년 전까지 매우 약한 구조를 띄었다. 또한, USR1은 그들 사이에 적당한 유전자흐름이 뒤따른 시기인 약 20,900년 전에 다른 아메리카 인디언들로부터 나뉘어졌다.

두 방법을 사용하면서 애서배스카 어족들과 카리티아나(Karitiana)가 약 15,700년 전에 나뉜 반면에 그들의 조상의 인구가 약 23,300년 전에 코랴크인들(Koryaks)로부터 나뉘었다는 중추인구변동을 추정했다. 다른 인구들과 USR1사이에 가능한 유전자흐름을 따르면서 USR1 인구와 중추인구변동에 합류한 가장 그럴듯한 일족(NNA와 SNA에 조상인구)과의 시간을 추론했다.

동아시아인들, 시베리아인들과 다른 아메리카 인디언들의 전후 시점에 있는 USR1 인구 통계 기록

아메리카 인디언들의 설립개체군(고대 베링인들과 NNA와 SNA를 구성)은 약 36,000년 전보다 일찍 이 시기의 베링육교나 북아메리카 북서쪽에 있는 사람들에 대한 단서가 존재하지 않기에 북동아시아에 있는 조상아시아인들로부터 나뉘기 시작했다고 보았다. 약 24,000년 전에 아메리카 인디언들의 설립개체군의 차후 분리는 시베리아에서 고고학적인 증거로 인류의 존재에 대한 감소와 대체로 일치했다. 이 변화는 최후최대빙하기(Last Glacial Maximum)동안 냉혹한 기후조건의 시작과 같은 근본적인 원인들로 인해 발생했을지도 모른다.

USR1과 다른 아메리카 인디언들 사이에 약 20,900년 전의 분열 시기와 연관된 이러한 발견들은 베링인의 정체모델과 일치한다. NNA와 SNA의 공통조상과 고대 베링인들은 약 20,900년 전에 나뉘기 시작했고 그 이후 유전자흐름이 뒤따랐다는 것이다.

이러한 발견들로 USR1으로 얻은 결과들은 모든 아메리카 인디언들의 기원이 단일 플라이스토세 말기 설립사건으로부터 같은 근원 인구까지 거슬러 올라갈 수 있는 직접적인 게놈의 단서를 줬다. 저 인구의 자손들은 적어도 11,500년 전까지 동부 버지니아에 존재했지만 그때까지 아메리카 인디언들의 분리된 일족은 이미 얼음으로 덮지 않은 북아메리카 내에서 자리를 잡았다. 궁극적으로, 대부분 아메리카 대륙의 토착민 인구들의 조상들은 된 두 개의 토대가 되는 집단들로 나뉘게 된 것이다. 출처: Nature

[유건원 학생기자(전북대 항공우주공학과) ssuu4680@naver.com]