2001년 아프리카 차드에서 발견된 사헬란트로푸스 차덴시스의 두개골 모형. 위키미디어 코먼스


고인류학에서는 인간이 침팬지와의 공통조상에서 갈라진 시기를 600만~700만년 전으로 본다.
여기엔 두 가지 근거가 있다. 첫째는 유전적 증거다. 인간과 침팬지의 DNA는 약 99% 일치한다. 나머지 1%는 계통이 갈라진 후 유전자 돌연변이가 쌓여 누적된 것이다. 돌연변이가 누적되는 속도를 분자시계라고 부른다. 분자시계를 거꾸로 돌리다 보면 둘 사이의 유전적 거리가 사라지는 시점이 600만~700만년 바다이야기합법 전이다.
둘째는 화석 증거다. 고인류로 추정되는 유골에서 인간 진화의 첫 과정이라 할 두 발 직립보행을 뒷받침하는 해부학적 구조를 찾아내는 것이다. 두 발 직립보행은 기후 변화로 밀림이 초원으로 변하면서 더 멀리 보고, 더 적은 에너지로 이동할 수 있게 해줬다.
600만년 전의 화석 오로린 투게넨시스 유골에서는 매우 뚜 야마토게임예시 렷한 직립보행 증거가 나왔다. 오로린의 넙다리뼈(대퇴골) 목 부분은 현생 인류처럼 길고 앞뒤로 납작한 형태였다. 이런 구조는 체중을 지탱해 두발로 걸을 때 발생하는 압력을 견디기에 적합한 구조다. 넙다리뼈 목의 윗부분은 얇고 아랫부분은 두꺼운 것도 직립보행에서만 나타나는 하중 분산의 흔적이다.
하지만 가장 오래된 700만년 전 화석인 사헬 릴게임예시 란트로푸스 차덴시스의 직립보행을 둘러싸고선 논쟁이 진행 중이다. 투마이(Toumaï, 삶의 희망이란 뜻)라는 별칭으로도 불리는 이 화석은 프랑스 푸아티에대 연구진이 2001년 아프리카 차드 북부의 주라드사막에서 발견했다.
발견된 유골은 머리뼈(두개골), 자뼈(척골, 아래팔 안쪽뼈), 넙다리뼈(대퇴골, 허벅지뼈) 등 신체의 극히 일부였다. 릴게임야마토 뇌 용량은 침팬지와 비슷했지만, 발견자들은 척수가 통과하는 머리뼈 아래 큰구멍(대공)의 위치로 보아 이 화석의 주인공은 직립보행했을 가능성이 크다고 판단했다. 하지만 모두가 이에 동의한 것은 아니었다. 다른 과학자들은 넙다리뼈 모양이 침팬지와 비슷하다는 점을 들어 여전히 네발로 다녔을 것이라고 반박했다.


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왼쪽부터 침팬지, 사헬란트로푸스, 오스트랄로피테쿠스의 머리뼈(두개골), 자뼈(척골), 넙다리뼈(대퇴골). 뉴욕대 제공


넙다리뼈에서 찾아낸 세 가지 증거

미국 뉴욕대 연구진이 3D 프린팅 기술 등을 이용한 새로운 분석을 통해 사헬란트로푸스가 두 발 직립보행을 했다는 좀 더 확실한 증거 3가지를 찾아내 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스’에 발표했다.

연구진은 우선 넙다리뼈에서 인간과 유사한 형태의 비틀림을 발견했다. 연구진은 이것이 발을 앞으로 향하게 해 보행을 돕는 역할을 했을 것으로 추정했다. 연구진은 또 넙다리뼈가 엉덩이 근육에 연결되는 부위에서 사람의 넙다리뼈와 비슷한 형태의 돌출부를 발견했다. 이는 두발로 서거나 달릴 때 중요한 역할을 하는 부위다. 이 두 가지 특징은 이전에 이미 나온 것으로 이번에 재확인했다는 의미가 있다.
두발 직립보행의 가장 새롭고 확실한 증거는 넙다리뼈 돌기였다. 이곳은 골반과 넙다리뼈를 연결하는 인대가 부착되는 부위다. 이곳의 인대는 인체에서 가장 강한 인대로, 두 발로 일어설 때 뒤로 넘어지지 않도록 몸을 지탱해주는 역할을 한다.



미국 국립스미소니언자연사박물관에 있는 사헬란트로푸스 차덴시스 복원 흉상. greyloch/Flickr


나무 생활에 익숙한 직립보행 초기 단계

연구를 주도한 스콧 윌리엄스 교수는 워싱턴포스트에 “이 돌기를 발견하기 전까지는 사헬란트로푸스가 두 발로 걸었는지 확신하지 못했다”며 “이는 미묘한 특징이어서 다른 연구그룹에서는 알아채지 못했다”고 말했다. 그는 “어느날 엄지손가락으로 넙다리뼈를 문지르다가 인대가 부착되는 바로 그 자리에서 작은 돌기가 느껴졌다”며 “그 뒤에 화석의 3D 스캔을 통해 시각적으로도 이를 확인했다”고 설명했다.

연구진은 사헬란트로푸스가 자뼈에 비해 넙다리뼈가 상대적으로 길다는 점도 직립보행의 추가 증거로 제시했다. 유인원은 팔이 길고 다리가 짧은 반면, 인간은 다리가 상대적으로 길다. 연구진은 “사헬란트로푸스의 다리는 오늘날의 인류보다는 훨씬 짧았지만, 유인원과는 확연히 구분됐으며, 대퇴골의 상대적인 길이는 400만~200만년 전에 살았던 오스트랄로피테쿠스와 비슷했다”고 밝혔다.
연구진은 “이족보행의 진화는 사건이라기보다는 과정으로, 사헬란트로푸스는 여전히 나무 위 환경에 익숙했을 것”이라며 “습관적이지만 의무적이지는 않은 두 발 직립보행의 초기 형태를 보여준다”고 말했다. 습관적 직립보행은 두 발로 걷는 것이 익숙하지만 상황에 따라 나무를 타거나 네 발을 쓰는 단계, 의무적 직립보행은 두 발로 걸어야만 이동이 편한 단계를 말한다.
처음부터 사헬란트로푸스의 직립보행을 주장해온 푸아티에대의 프랑크 기욤 다베르 연구원은 이번 연구에 대해 “사헬란트로푸스의 이동 방식에 대한 우리의 해석을 확인하는 데 그치지 않고, 지상에서 습관적 이족보행을 했다는 점을 지지하는 새로운 논거를 제시한다”고 말했다.



침팬지의 큰구멍(대공)은 두개골 뒤쪽, 현생인류는 두개골 앞쪽에 있다. 사헬란트로푸스는 침팬지보다 앞쪽에 있어 인류와 더 비슷한 형태다. 2013 Nature Education.


직립보행, 단발 사건 아닌 점진적 변화 과정

그러나 연구 결과에 유보적이가 부정적인 의견들도 있다. 이족보행을 부정해온 고인류학자 로베르토 마키아렐리는 ”넙다리뼈가 오랜 세월 동안 너무 많이 뒤틀리고 손상된 탓에 사헬란트로푸스가 두 발로 걸어다녔음을 입증할 비틀림이나 돌기를 확인할 수 없다”고 말했다. 그는 “사헬란트로푸스의 신체 비율은 100% 유인원과 같으며, 결코 유인원과 인류의 ‘중간 단계’라고 볼 수 없다”고 덧붙였다.

이상희 리버사이드 캘리포니아대 교수(인류학)는 “과학 지식의 축적 과정을 실시간으로 살펴볼 수 있다는 점에서 중요한 연구”라며 “초기 인류의 습관성 직립보행이 다른 유인원의 습관성 직립보행과 어떻게 다른지, 넙다리뼈에서 보인다는 것이 과연 돌기인지, 화석화 과정에서, 혹은 그 후 과정에서 일어난 뼈의 변형인지 추가 연구를 기다리게 한다”고 말했다.
스페인 부르고스대의 호세-미겔 카레테로 디아스 교수(고생물학)는 “이족보행은 단 한 번만 발생했고 이족보행의 유형은 하나뿐이라는 생각은 화석 기록과도 맞지 않고, 진화론적 관점과도 부합하지 않는다”며 “이제 논의는 ‘이족보행 대 비이족보행’이 아니라 인류 조상들이 어떤 유형의 이족보행을 했을지에 관한 것이 됐다”고 말했다.
위스콘신-매디슨대의 존 호크스 교수는 “인류의 진화는 직립 보행을 향한 일련의 점진적 변화로 시작됐고, 사헬란트로푸스는 그런 변화 과정을 보여주는 특징을 갖고 있다”며 “이번 연구는 호미닌(사람족) 계통의 기원이 복잡하다는 걸 시사한다”고 말했다.
이번 연구가 사헬란트로푸스의 직립보행을 둘러싼 논쟁을 끝내지는 못할 것으로 보인다. 사헬란트로푸스의 직립보행을 처음 제기한 프랑스 과학자들도 이에 동의하며 “논쟁을 마무리하려면 새로운 유골이 필요하다”고 말했다. 이들은 올해 차드의 사막으로 다시 돌아가 화석을 추가로 더 찾아볼 계획이다.
*논문 정보
Earliest evidence of hominin bipedalism in Sahelanthropus tchadensis.
DOI: 10.1126/sciadv.adv0130
곽노필 선임기자 nopil@hani.co.kr