인류 진화의 역사를 다시 쓰는 오래된 화석에 대한 새로운 시각

 

과학은 끊임없이 발전하는 분야이기 때문에, 과거에 맞다고 생각했던 것들은 현재는 잘못되었다고 여겨지기도 합니다. 예를 들어, 역사적으로 수많은 사람들의 목숨을 앗아간 매우 치명적인 질병인 천연두는 박멸되었고, 역사에 대해 우리가 알고 있다고 생각했던 것들이 실제로는 틀릴 수도 있다는 것을 경험한 적이 있을 것입니다. 이런 관점에서 호주 국립 과학과 런던 자연사 박물관의 연구원들이 새로운 연구 결과를 발표했습니다. 이 연구는 인간의 진화에 대한 우리의 이해를 바꿀 수 있습니다. 그리고 이 연구는 오래된 화석을 다시 검토한 것에서 시작되었습니다.

 

방사선 측정의 문제점

 

고대 유물을 연대별로 분류하는 방법은 여러 가지가 있습니다. 예를 들어, '수목 연대학'이라는 방법은 나무의 성장을 연구하여 과거의 사건들을 파악합니다. 하지만 가장 유명한 방법 중 하나는 '방사성 탄소 연대 측정'입니다. 이 방법은 유기체의 잔해(예를 들어 뼈나 목탄)에 남아 있는 탄소-14라는 물질을 분석하여 그 나이를 알아내는 방법입니다. 모든 생물체는 살아있는 동안 탄소-14를 흡수합니다. 탄소-14는 우주에서 오는 방사선이 지구의 대기와 반응하여 생기는 물질입니다. 생물체가 죽으면 탄소-14를 더 이상 흡수하지 않게 되고, 그때부터 탄소-14가 점점 줄어들기 시작합니다.

 

탄소-14는 방사능을 가진 유일한 탄소 형태로, 약 5,730년의 '반감기'를 가집니다. '반감기'란 방사능 물질이 절반으로 줄어드는 데 걸리는 시간을 말합니다. 예를 들어, 고대 메소포타미아의 유물은 처음에 비해 탄소-14가 절반만 남아 있을 것입니다. 과학자들은 탄소와 질소의 비율을 측정하여 유물의 대략적인 나이를 알아낼 수 있습니다. 하지만 방사성 탄소 연대 측정법에는 한계가 있습니다. 이 방법은 대략 5만 년 미만의 화석에만 효과적입니다. 예를 들어, 7천만 년 전에 살았던 공룡의 뼈를 이 방법으로 날짜를 측정할 수는 없습니다.

 

 

그렇게 오래된 화석에서는 탄소-14의 양이 너무 적어 측정하기 어렵기 때문입니다. 그리고 더 최신의 화석에서도 오류가 발생할 수 있습니다. 2004년에 발견된 '호모 플로레시엔시스'라는 인류의 한 종류는 당시 큰 화제가 되었습니다. 이들은 인도네시아 플로레스 섬에서 발견되었으며, 약 1만 2천 년 전까지 살았던 것으로 추정되었습니다. 하지만 이는 잘못된 것으로 밝혀졌습니다. 연구팀은 화석이 발견된 퇴적물을 분석하여 날짜를 추정했는데, 이 방법은 일반적으로 유효하지만, 그들은 이 화석이 실제보다 최근으로 보이게 하는 '비정합성'이라는 지질학적 특성을 고려하지 못했습니다.

 

타임라인의 혼동

 

호모 플로레시엔시스는 인도네시아 플로레스 섬에서 발견되었습니다. 이들의 가장 특징적인 점은 작은 체구와 뇌 용량이었으며, 이로 인해 일명 ‘호빗’이라는 별칭이 붙었습니다. 초기에는 이 종이 상대적으로 최근, 약 1만 2천년 전까지 살았다고 추정되었습니다. 그러나 최근 연구에 따르면, 이들은 실제로 약 6만 년 전에 살았던 것으로 밝혀졌습니다. 이는 호모 사피엔스와의 시간적 겹침이 거의 없다는 것을 의미합니다.

 

 

이러한 연대 재조정은 호모 플로레시엔시스와 호모 사피엔스 간의 상호작용에 대한 가설을 재검토하게 만들었습니다. 초기에는 두 종이 장기간에 걸쳐 공존했을 가능성에 대한 다양한 추측이 있었습니다. 하지만 새로운 연대 측정 결과는 이러한 가설을 무색하게 만들었으며, 이 두 종이 서로 영향을 미쳤을 가능성은 매우 낮아졌습니다. 한편, 필리핀에서 발견된 호모 루조넨시스의 경우도 비슷한 상황을 겪었습니다. 이 종은 2010년에 발견되었으며, 초기 추정에 따르면 이 화석들은 대략 6만 5천 년 전의 것으로 여겨졌습니다. 이는 호모 사피엔스가 이미 그 지역에 존재하고 있던 시기와 겹칩니다. 하지만 최근 연구 결과, 호모 루조넨시스의 실제 나이는 이전에 생각했던 것보다 훨씬 오래된 것으로 밝혀졌습니다.

 

연구자들은 어떻게 알았을까요?

 

 

 

재분석은 방사성 측정법을 사용했지만, 탄소-14 수준을 측정하는 것이 아니라 U-시리즈, 즉 우라늄-토륨 연대측정법을 사용했습니다. 이 방법은 뼈 안에 있는 우라늄이라는 원소의 양을 측정하여, 그 뼈가 얼마나 오래되었는지 알아내는 기술입니다. 우라늄-토륨 연대측정법은 이미 50년 동안 사용되어 온 방법이지만, 이번에는 라이너 그룬(Rainer Grün) 교수와 그의 동료들이 이 기술을 더 발전시켜 더 정확한 결과를 얻을 수 있게 되었습니다.

 

 

이전에는 이 방법이 항상 정확하지 않았는데, 그 이유는 뼈가 '개방 시스템'이기 때문입니다. 개방 시스템이란 뼈 안으로 우라늄이 들어갈 수도 있고, 나갈 수도 있는 상태를 말합니다. 이 때문에 오래 전의 뼈에서는 우라늄의 양이 시간이 지나면서 변할 수 있습니다. 과거에는 뼈의 우라늄을 정확히 측정하려면 뼈를 반으로 자르고 전체를 조사해야 했습니다. 하지만 이 방법은 매우 중요하고 귀중한 화석에는 적용하기 어려웠습니. 그러나 라이너 그룬 교수팀은 이 과정을 작게 만들어서, 레이저를 사용해 뼈의 아주 작은 부분만을 채취하여 검사할 수 있게 했습니다. 이 방법은 화석을 손상시키지 않으면서도 필요한 데이터를 얻을 수 있게 해줍니다.

 

수정한 내역

 

그런데, 이 방법으로 측정한 결과가 놀라웠습니다. 네안데르탈인의 두개골이 호모 사피엔스의 것보다 4만 년이나 젊게 나왔습니다. 이는 두 종의 알려진 역사를 고려할 때 매우 이상한 일이었습니다. 과학자들은 두 두개골 모두 네안데르탈인의 것일 가능성이 높다고 생각했습니다. 그 중 하나는 조금 이상해 보였지만, 호모 사피엔스는 아니었다고 판단했습니다. 그리고 날짜에 대해서도 의문이 제기되었습니다. 네안데르탈인은 현대 인류보다 먼저 존재했고, 방사성 연대 측정이 내놓은 수치인 21만 년은 호모 사피엔스가 유럽에 존재하기에는 너무 이른 시기였습니다. 하지만 최근 연구자들의 새로운 방법으로 이 혼동은 해결되었습니다. 연구 결과에 따르면, 두 화석은 원래 다른 장소에 있었고, 시간이 지나면서 동굴로 떨어졌다고 합니다. 이것이 두 화석이 4만 년의 연령 차이에도 불구하고 함께 발견된 이유입니다. 또한, 호모 사피엔스의 두개골 조각은 유럽으로 이주했다고 생각되던 해부학적으로 현대적인 인간보다 훨씬 이른 시기인 15만 년 이전의 것으로 밝혀졌습니다. 이는 유럽에서 발견된 호모 사피엔스 화석 중 가장 오래된 것으로, 인류학에 있어 중요한 발견입니다.

 

 

VIA : iflscience