미국과 호주 과학자들이 네안데르탈인(왼쪽)과 현생 인류(오른쪽)의 치아 화석에서 모두 납을 대거 검출했다. 하지만 현생 인류는 네안데르탈인과 달리 유전자 변이로 납 중독이 언어 능력 발달을 방해하지 못했다./UCSD





네안데르탈인은 40만년 전 아프리카를 떠나 유라시아에 정착했다. 약 4만년 전 멸종하기까지 인류의 직계 조상인 호모 사피엔스와 수만년 공존했다. 같은 호모속(屬) 인류인데 왜 한쪽은 멸종하고 다른 쪽은 지금까지 번성했을까. 미국과 호주 과학자들이 새로운 답을 제시했다. 바로 납 중독이다.
미국 마운트 시나이 아이칸 의대의 마니쉬 아로라(Manish Arora) 바로바론 교수와 샌디에이고 캘리포니아대(UCSD) 의대의 앨리슨 무오트리(Alysson Muotri) 교수 연구진은 “200만년 전부터 고인류가 납에 노출됐으며, 현생 인류만 납으로부터 뇌를 보호하는 유전자 변이가 있어 언어와 사회적 능력이 발달한 것으로 추정된다”고 15일 국제 학술지 ‘사이언스 어드밴시스’에 발표했다.
◇고인류 화석에서 치명적 한국 항공사 납 수치 나와
납은 신경 기능을 손상시키는 치명적인 중금속이다. 지금까지 인류는 산업혁명기부터 납 중독에 시달렸다고 생각했다. 환경역학자인 아로라 교수는 네안데르탈인의 화석에서도 납이 나오는 것을 확인했다. 신경학자인 무오트리 교수는 납이 네안데르탈인의 뇌에서 언어 능력이 발달하지 못하게 해 급격한 환경변화에 제대로 대처하지 못하고 멸종 취급수수료 에 이르렀다고 추정했다. 반면 호모 사피엔스는 같은 납 중독에도 뇌를 보호할 장치가 있었다는 것이다.
그는 납 중독 가설을 검증하기 위해 아로라 교수, 호주 서던크로스대의 고인류학자인 르노 조안-보야(Renaud Joannes-Boyau) 교수 등 수십 명과 공동 연구진을 꾸렸다. 먼저 아프리카와 아시아, 유럽 전역에서 사람과(科) 고인류 신용회복위원회 소액대출 와 현생 인류, 원숭이 화석 치아 51점을 분석했다. 레이저를 치아에 쏘면 내부 물질이 밖으로 튀어나오는데 이를 분석해 납 유무를 확인했다.
표본은 오스트랄로피테쿠스 아프리카누스(Australopithecus africanus)와 파란트로푸스 로부스투스(Paranthropus robustus), 네안데르탈인, 호모 사피엔스는 물론, 멸종한 중고차판매가격 유인원인 기간토피테쿠스 블랙키(Gigantopithecus blacki)와 오랑우탄, 개코원숭이도 포함됐다. 분석 결과 표본의 73%에서 납이 검출됐다. 180만년 전 기간토피테쿠스 치아에서 납 수치가 가장 높았다. 현생 인류와 고인류 표본도 71%에서 납이 나왔다.



그래픽=정서희


학계는 납관으로 물을 운반하던 고대 로마 시대부터 인류가 납에 노출됐으며, 산업혁명기부터 납 중독이 급증했다고 추정했다. 광산 채굴과 제련, 휘발유, 페인트가 납 중독의 주원인으로 지목됐다. 나중이 납이 신경계에 치명적인 피해를 준다는 사실이 밝혀지면서 20세기 후반에야 납 사용이 억제됐다.
놀랍게도 고인류 치아에 축적된 납은 1940년대부터 1970년대 사이에 태어난 사람들과 유사한 수준이었다. 연구진은 고인류들은 로마인들처럼 물을 통해 납에 노출됐다고 추정했다. 무오트리 교수는 “고인류는 흐르는 물이 있는 동굴을 찾아다녔을 것”이라며 “치아에서 가장 단단한 법랑질을 분석해보니 납 노출은 유아기부터 시작된 것으로 보인다”고 말했다.
◇미니 뇌로 납 중독의 영향 입증
연구진은 납이 인류 진화에 어떤 영향을 줬는지 알아보기 위해 오가노이드 실험을 했다. 오가노이드는 ‘장기(臟器)유사체’란 뜻으로, 인체의 모든 세포로 자라는 줄기세포를 장기와 비슷한 입체 구조로 배양한 것이다.
앞서 무오트리 교수 연구진은 두 인류에서 다르게 나타나는 유전자 61개를 조사하고 있었다. 그중 핵심이 신경 발달을 조율하고 뇌에 있는 유전자 수백개의 스위치를 켜고 끄는 역할을 하는 NOVA1 유전자였다. 무오트리 교수는 각각 네안데르탈인과 현대인 형태의 NOVA1 유전자를 가진 뇌 오가노이드를 만들었다.
연구진은 뇌 오가노이드를 고대인이 자연에서 접할 정도의 납에 노출했다. 납은 두 인류의 미니 뇌에서 다르게 작용했다. 네안데르탈인형(形) 뇌 오가노이드에서는 신경세포의 FOXP2 유전자가 교란됐다. 이 유전자는 언어와 발성 발달에 필수적이다. 현대인 뇌 오가노이드에서는 그런 교란이 거의 나타나지 않았다. 연구진은 네안데르탈인과 현대인의 FOXP2 유전자는 같지만, NOVA1에 조절되는 방식이 달라 언어 능력을 차이를 초래했을 가능성이 크다고 설명했다.



UCSD 연구진은 네안데르탈인과 현생 인류 고유의 NOVA1 유전자를 가진 미니 뇌인 오가노이드(사진)를 만들어 고인류가 노출됐던 정도의 납을 투여했다. 그러자 네안데르탈인형 미니 뇌에선 언어 발달에 핵심적인 FOXP2 유전자 발현이 억제되지만, 현생 인류에선 그렇지 않았다./UCSD


무오트리 교수는 “인류는 언어를 통해 사회를 조직하고 아이디어를 나누며 대규모 이동을 조정한다”며 “네안데르탈인은 추상적 사고를 했을지 모르나 언어 능력이 발달하지 못해 서로 생각을 전달하지 못했을 것”이라고 말했다. 네안데르탈인은 의사소통 능력이 떨어져 급격한 기후변화에 제대로 대응하지 못하고 결국 멸종에 이르렀다는 말이다.
학계는 납 중독이 인류 진화를 좌우했다는 주장에 유보적인 입장을 보였다. 고인류 치아 전문가인 미국 뉴욕대의 사라 베일리(Shara Bailey) 교수는 이날 사이언스지에 “대담하고 창의적인 가설”이라면서도 “연구에는 아직 한계가 많다”고 지적했다. 그는 “우선 어린이와 성인의 식단이 다를 수 있는데 고인류들이 어느 나이에 납에 노출됐는지 확실하게 알 수 없다”고 말했다.
핀란드 헬싱키대의 신경과학자인 다카시 남바(Takashi Namba) 교수 역시 “인간 진화에 영향을 미친 환경 요인을 실험으로 다룬 연구는 많지 않다는 점에서 매우 흥미롭다”면서도 “오가노이드를 납에 노출시키는 것이 발달 중인 뇌에서 일어나는 일을 정확히 반영하는지 불분명하다”고 지적했다.
참고 자료
Science Advances(2025), DOI: https://doi.org/10.1126/sciadv.adr1524
- Copyright ⓒ 조선비즈 & Chosun.com -