(2023.8) 112만 년 전 유럽이 ‘무인 지대’가 된 까닭은, 당시 북대서양 동부 해역 수온이 20도에서 7도까지 빠르게 냉각됐기 대문에 남유럽이 반사막화됐다고

"빙하기 종료 시점에 나타나는 ‘한냉기(terminal site)’현상" 이라는 말이 나오는데.. 

 

112만 년 전 유럽이 ‘무인 지대’가 된 까닭은 - 2023.8.11. 기초과학연구원 보도자료

https://www.ibs.re.kr/cop/bbs/BBSMSTR_000000000511/selectBoardArticle.do?nttId=23118&pageIndex=1&mno=sitemap_02&searchCnd=&searchWrd=

 

보도자료를 그대로 전재합니다.

[그림 1] 남유럽의 인구 감소에 기여한 112.7만 년 전 북대서양 냉각화 현상
슈퍼컴퓨터 시뮬레이션을 통해 계산된 수온(빨간 선)과 해양 퇴적물을 통해 재구성한 수온(파란 선). 지도에서 분홍색 음영은 냉각 및 건조화된 기후와 식량 자원의 감소로 인해 호모 에렉투스 서식지 적합성이 크게 감소했던 지역이다.

 

 

112만 년 전 유럽이 ‘무인 지대’가 된 까닭은
- 수온 7℃까지 뚝 떨어진 급격한 북대서양 냉각화로 유럽은 인류 생존 어려운 환경으로 변해 -
- IBS 기후물리 연구단, 심해 퇴적물 속 꽃가루 분석해 인구 감소 시기 기후‧식생 재구성 -
- 기후 시뮬레이션-고고학 결합 연구로 올해 총 3편 논문 Science誌에 게재 -

 

 

기초과학연구원(IBS, 원장 노도영) 기후물리 연구단 악셀 팀머만(Axel Timmermann) 단장(부산대 석학교수) 연구팀은 영국 임페리얼컬리지런던 연구팀과의 공동 연구를 통해 약 112만 년 전 발생한 북대서양의 냉각화 현상과 그에 따른 기후‧식생‧식량 자원의 변화가 당시의 유럽을 ‘무인 지대’로 만들었다는 연구 결과를 발표했다.

약 10만 년 전 멸종한 고대 인류인 호모 에렉투스는 180만 년 전 아프리카에서 중앙 유라시아로 이주했다. 이후 중앙 유라시아에서 서유럽으로 점차 거주지를 확장해 약 150만 년 전에 이베리아반도(남유럽)까지 도달했다. 조지아, 러시아, 이탈리아, 스페인 등에서는 고대 인류의 이주와 서식 시기를 설명하는 시대별 화석 증거들이 발견됐다. 

 

그런데, 110만 ~ 90만 년 전 사이 고대 인류가 유럽에 거주했다는 화석 증거는 발견되지 않았다. 호모 에렉투스가 계속 유럽에 터전을 두고 거주했으나 증거가 발견되지 않은 것인지, 아니면 약 120만 년 전부터 증가한 강도 높은 빙하기로 인해 유럽 거주가 잠시 중단되었는지에 대해 학계 논쟁이 계속되고 있다.

 

연구진은 유럽의 초기 인류가 경험한 환경 조건을 이해하기 위한 연구를 수행했다. 200만 년에 걸친 고기후-인간 서식지 모델 시뮬레이션과 포르투갈 해안의 ‘U1395’ 해저 지역에서 습득한 심해 퇴적물 코어 자료를 결합했다. 이를 기반으로 인구 감소 현상이 있었을 것으로 추정되는 기간 전후의 기후 및 식생을 재구성했다.

 

특히 연구진은 해양퇴적물 코어에 저장된 작은 식물 화분(꽃가루)을 집중적으로 조사했다. 강과 바람은 인접한 땅에서 작은 화분을 바다로 옮기고, 이는 깊은 바다에 가라앉는다. 이렇게 축적된 수천 개의 화분 성분을 분석하면 지역적 식생과 기후를 유추할 수 있다. 가령, 온대림 화분은 따뜻한 기후였음을 보여주는 증거가 되는 식이다. 이와 함께 작은 해조류에 남겨진 유기 화합물도 분석했다. 유기 화합물은 수온의 영향을 받아 불포화 정도가 달라지는데, 그 정도를 분석하면 해수의 온도 변화를 유추할 수 있다.

 

이 과정에서 연구팀은 112만 7000여 년 전 약 20℃ 정도이던 동부 북대서양 인접 지역의 수온이 7℃까지 낮아졌다는 것을 발견했다. 이는 빙하기 종료 시점에 나타나는 ‘한냉기(terminal site)’현상의 증거가 된다. 연구진은 북대서양의 급격한 냉각화가 남․서유럽의 식생을 초기 인류가 거주하기 부적합한 반사막(사막과 유사하나 강수량이 많은) 환경으로 바꿔 놓았다고 분석했다. 한냉기 현상은 약 4000년 동안 지속됐다.

 

이어 연구팀은 초기 인류가 급격한 기후 변화에 어떻게 반응했는지를 정량적으로 파악하기 위해 한냉기 기간에 대해 또 다른 기후 시뮬레이션을 수행했다. 급격한 단주기 기후 변화는 빙상의 갑작스러운 확장과 후퇴로 인해 주로 발생한다. 이를 고려해 기존 기후 모델 실험에 유럽 빙상의 갑작스러운 붕괴로 생성된 담수를 북대서양에 추가함으로써 더 정밀하게 한냉기 현상을 모사할 수 있었다. 그 결과 보수적으로 추정해도 인류의 서식 적합성이 50%가량 낮아졌다고 분석했다.

 

이번 연구는 호모 에렉투스의 서식에 적합한 환경 조건을 찾기 위해 화석 및 고고학적 증거를 기후 데이터와 연결한 첫 번째 연구다. 연구진은 한냉기 시기 호모 에렉투스는 남유럽의 많은 지역에서 생존할 수 없었을 것이라는 결론을 내렸다. 이후 약 90만 년 전 유럽 인구는 증가한 빙하 상태에 더 잘 적응한 호모 안테세소르 집단에 의해 다시 인구가 증가했다.

 

악셀 팀머만 단장은 “북대서양 온도 변화는 남유럽의 식생과 인간의 식량 자원에 밀접한 영향을 미친다”며 “이번 연구는 인류 역사가 과거 기후 변화에 의해 형성되었다는 증거에 한 줄을 덧붙일 것”이라고 말했다.

 

연구 결과는 8월 11일(한국시간) 국제학술지 ‘사이언스(Science, IF 56.9)’에 실렸다. 한편, IBS 기후물리 연구단의 호모종 간 이종교배 시기와 장소를 분석한 연구도 이날 사이언스에 동시 게재됐다. 연구단은 기후 시뮬레이션과 고고학 자료를 결합해 초기 인류의 역사를 재구성한 연구로 올해만 총 3개의 논문을 사이언스에 게재했다.

 

 

게재시기로 봐서는 관련내용일텐데 초점이 조금 다른 기사

 

“인류조상, 기후변화 때문에 다른 종과 유전자 일부 섞여”

IBS 기후물리 연구단, 현생 인류 유전자에 다른 호모종 섞인 원인 규명

서울경제 2023.8.11.

https://www.sedaily.com/NewsView/29TD689OSO

“인류조상, 기후변화 때문에 다른 종과 유전자 일부 섞여”

 

기사는 IBS의 보도자료를 그대로 옮긴 수준이군요. 원문 링크.

 

인류 조상, 기후변화 덕에 종을 넘은 사랑 꽃 피웠다
- 추운 기후 선호하는 男, 온화한 기후 선호하는 女 만날 수 있었던 건 기후변화 덕분 -
- 호모종 간 교배 시기․장소 분석 … 기후 온화해지며 서식지 연결하는 ‘오작교’ 생겨 -
- IBS 기후물리 연구단, 기후 시뮬레이션-고고학 결합 연구로 올해 총 3편 논문 Science誌 게재 -

https://www.ibs.re.kr/cop/bbs/BBSMSTR_000000000735/selectBoardArticle.do?nttId=23119

인류 조상, 기후변화 덕에 종을 넘은 사랑 꽃 피웠다

 

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현생 인류의 유전자에는 직계 조상인 호모 사피엔스가 아닌 다른 호모종1)의 유전자도 일부 섞여 있다. 현생 인류가 다양한 인류 종의 DNA를 가지고 있는 이유가 밝혀졌다. 기후변화로 인한 인류 이동으로 떨어져 살던 호모종들의 서식지가 일부 겹쳤기 때문이다.

기초과학연구원(IBS, 원장 노도영) 기후물리 연구단 악셀 팀머만(Axel Timmermann) 단장(부산대 석학교수) 연구팀은 슈퍼컴퓨터 기반 고기후‧식생 시뮬레이션 결과와 고인류학적 증거를 결합하여 기후변화가 초기 인류 종들의 상호 교배 시기와 장소를 결정하는 데 핵심적 역할을 했음을 규명했다.

지금은 멸종한 네안데르탈인과 데니소바인은 호모 사피엔스와 함께 가장 최근까지 생존했던 고인류다. 서식지는 서로 다르지만, 수만 년간 동시대에 살며 상호 유전적 교류가 일어났다. 현대 인류에 소량 남아있는 네안데르탈인과 데니소바인의 DNA가 이를 간접적으로 증명한다.

다른 인류 종들 사이에서 교배가 흔했다는 직접적인 증거는 2018년 제시됐다. 스반테 페보 독일 막스플랑크 진화인류학연구소장(2022년 노벨 생리의학상 수상) 연구팀은 시베리아 알타이산맥에 있는 데니소바 동굴에서 발견한 화석 ‘데니(Denny)’가 데니소바인 아버지와 네안데르탈인 어머니를 가진 13세 소녀였음을 확인했다.

하지만 호모종 간 상호 교배가 언제, 어디서, 어떻게 이뤄졌는지에 대해서는 지금까지 명확히 밝혀진 바가 없다. ‘인류는 누구이며, 어디에서 왔을까’라는 답을 찾기 위해 지금까지 과학자들은 희귀 화석 표본과 고대 DNA의 유전적 분석에 의존해왔다. IBS 기후물리 연구단은 이탈리아의 기후 및 고생물학 연구팀과 함께 색다른 방법으로 접근해 연구를 진행했다.

우선, 연구진은 슈퍼컴퓨터 기반 고기후 시뮬레이션을 진행하고, 이 결과를 고인류학적 증거와 유전자 자료와 결합해 네안데르탈인과 데니소바인의 서로 다른 서식 환경 선호를 파악했다. 데니소바인은 툰드라와 냉대림과 같은 추운 환경에 더 잘 적응했고, 네안데르탈인은 온대림과 초원지대를 선호했다. 데니소바인의 서식지를 추정한 건 이번이 처음이다.

쟈오양 루안(Jiaoyang Ruan) 연구위원은 “네안데르탈인은 남서부 유라시아를 선호하고, 데니소바인은 북동쪽 유라시아를 선호했다”며 “서식지가 지리적으로 분리돼 있었다는 의미”라고 설명했다.

이어 두 호모종 간 상호 교배가 이뤄진 장소와 시기도 추정했다. 지구 자전축과 공전궤도로 인한 기후변화는 인류 서식지에 영향을 미친다. 시뮬레이션에 따르면 지구 공전궤도가 더 타원형이고, 북반구의 여름에 태양과 지구가 서로 가까이 있을 때 호모종 간 서식지가 지리적으로 겹쳤다. 알타이산맥, 사르마틱 혼합림, 이베리아 반도 등 북유럽 및 중앙아시아지역에서 공존 시기 중 최소 6번의 상호작용이 있었을 것으로 추정했다.

두 종 간 상호 교배 지역은 간빙기 시기에 서쪽에서 동쪽으로 이동했다. 연구진은 이 변화가 기후로 인한 것임을 증명하기 위해 유라시아 지역의 식생 패턴이 지난 40만 년 동안 어떻게 변화했는지도 분석했다. 대기 중 이산화탄소 농도 상승과 온화한 간빙기 조건이 온대림을 북유럽에서 유라시아 중앙부 동쪽으로 확장시키면서 네안데르탈인이 데니소바인의 주요 서식지까지 갈 수 있는 길이 만들어진 것을 확인했다.

악셀 팀머만 단장은 “네안데르탈인과 데니소바인이 서식지를 공유했을 때 두 집단 간 상호작용이 많아져, 상호 교배의 가능성도 함께 높아졌을 것”이라며 “빙하기-간빙기 변화가 오늘날까지 유전적 흔적으로 남아있는 인류의 ‘러브스토리’를 만들었다”고 말했다.

연구결과는 8월 11일(한국시간) 세계 최고 권위의 학술지 ‘사이언스(Science, IF 56.9)’에 실렸다. 한편, IBS 기후물리 연구단의 북대서양의 급격한 냉각화가 초기 인류의 유럽 내 거주에 미친 영향을 분석한 연구도 이날 사이언스에 동시 게재됐다. 연구단은 기후 시뮬레이션과 고고학 자료를 결합해 초기 인류의 역사를 재구성한 연구로 올해만 총 3개의 논문을 사이언스에 게재했다.

 

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