마침내 제대로 복원한 조상님 얼굴…오스트랄로피테쿠스 ‘리틀 풋’ 두개골 복원 성공 [핵잼 사이언스]

인간이 속한 호모 속(genus Homo)은 아마도 오스트랄로피테쿠스 속(genus Australopithecus)에서 진화한 것으로 여겨진다. 오스트랄로피테쿠스는 현생 인류보다 작은 뇌를 지녔으나 직립 보행을 했고, 논란이 있기는 하나 아마도 원시적인 도구를 사용할 수 있었던 것으로 보인다.

오스트랄로피테쿠스 연구에 큰 기여를 했던 화석은 1970년대에 발견된 루시(Lucy)로 골격의 약 40%가 온전히 보존돼 오스트랄로피테쿠스를 이해하는 데 많은 정보를 제공했다. 통상 고생물 화석, 특히 인류 선조의 화석은 뼈의 일부만 발견되는 경우가 많다는 점을 생각하면 루시의 발견은 과학자들에게 큰 선물이나 다를 바 없었다.

하지만 루시가 마지막 선물은 아니었다. 루시의 발견 이후 수십 년이 지난 후 과학자들은 남아프리카 공화국의 스털크폰테인(Sterkfontein) 동굴에서 골격의 약 90%가 보존된 오스트랄로피테쿠스 화석인 리틀 풋(Little Foot)을 발굴했다. 그러나 주변 암석에 완전히 매몰된 상태로 발견되어 이를 떼어내 손상 없이 분리하는 데 무려 20년에 가까운 세월이 필요했다.

오랜 세월 힘든 작업 끝에 분리된 리틀 풋은 과학자들에게 여러 가지 정보를 제공했다. 하지만 중요한 정보를 담고 있는 두개골은 이미 심하게 눌려 변형된 상태였다. 귀중한 화석을 손상시키지 않고 분석하기 위해 과학자들은 이 화석을 기반암에서 분리한 2017년 이후 여러 가지 방법을 동원해 연구를 진행했다.

10일 학계에 따르면 아멜리 보데가 이끄는 프랑스 고생물학·진화·고생태계·고영장류학 연구실(PALEVOPRIM), 프랑스 국립과학연구센터(CNRS), 푸아티에 대학교 연구팀은 강력한 3차원 스캔 기술을 이용해 리틀 풋의 두개골을 물리적으로 건드리지 않고 얼굴 부분을 가상으로 복원하는 데 성공했다.

이전에도 과학자들은 ‘X선 스캔’을 통해 귀중한 두개골을 건드리지 않고 비파괴 검사 방식으로 조사했으나 많은 한계가 있었다. 화석화 과정에서 리틀 풋의 두개골 내부는 연조직이 사라지고 퇴적물로 채워졌는데, 일반적인 X선 CT(컴퓨터단층촬영)로는 밀도가 높은 퇴적층 때문에 충분한 해상도의 이미지를 얻기 어려웠기 때문이다. 이에 연구팀은 대안으로 훨씬 강력한 ‘싱크로트론 방사선 스캐닝’을 선택했다. 싱크로트론은 전자를 가속해 매우 강력한 X선을 만들어내는 시설로, 초고해상도의 단층 이미지를 얻는 데 사용된다.





연구팀은 리틀 풋의 두개골을 영국으로 가져가 다이아몬드 라이트 소스 싱크로트론의 I12 빔라인에서 약 21㎛ 해상도로 스캔했다. 이 과정에서 9000장이 넘는 이미지와 수 테라바이트(TB)에 이르는 데이터가 생성됐다. 이를 다시 퍼즐처럼 맞춰 3차원으로 재구성하는 작업에는 엄청난 컴퓨팅 파워가 필요했기 때문에 연구팀은 케임브리지대 슈퍼컴퓨터를 이용해 복원 작업을 수행했다.

이러한 노력은 결국 과학적 성과로 이어졌다. 연구팀은 리틀 풋에 대한 몇 가지 중요한 정보를 새롭게 확인할 수 있었다. 예를 들어 리틀 풋의 안와(눈이 들어가는 위치)가 상대적으로 크다는 점을 확인했는데, 이는 이 부위가 당시 진화 과정에서 어떤 선택 압력을 받았을 가능성을 시사한다. 예를 들어 인간처럼 시각 정보에 많이 의존하는 특징을 지녔을 수 있다.

또 남아프리카에서 발견된 리틀 풋은 동아프리카에서 발견된 오스트랄로피테쿠스 친척들과 여러 해부학적 특징을 공유하고 있었다. 따라서 리틀 풋이 살았던 약 360만~370만 년 전 시기에는 두 지역의 오스트랄로피테쿠스가 아직 크게 분화되지 않았을 가능성이 있으며, 이후 남아프리카 지역에서 독자적인 진화가 진행되었을 수도 있다.

과학자들은 인류의 진화 과정에 대해 많은 정보를 알아냈지만 아직도 풀리지 않은 미스터리가 많이 남아 있다. 실제로 리틀 풋이 오스트랄로피테쿠스 진화 계통에서 정확히 어디에 위치하는지도 여전히 논쟁의 대상이다. 하지만 지금처럼 여러 가지 어려움을 극복하고 연구를 계속한다면 언젠가는 우리 인간의 족보에 대해 훨씬 더 명확하게 알 수 있게 될 것이다.

고든 정 과학 칼럼니스트 jjy0501@naver.com