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과학자들은 고고학자가 발견한 유골이 얼마나 오래된 것인지, 어느 민족과 관련이 있는지를 연구합니다. 수학 알고리듬이 들어있는 슈퍼컴퓨터로 DNA 분석을 해서요. 현대인과 고대인의 유전체 유사성을 분석하고 나면 민족의 이동을 알 수 있습니다.


10만 년 전, 최초의 인류로 알려진 아프리카인은 가뭄이 들자 다른 곳으로 주거지를 넓혀갔습니다. 일부는 해안을 따라 이동해 지금의 호주로 정착했고, 일부는 북쪽으로 이동해 유럽 대륙에서 살았지요. 이렇게 인류는 여기저기로 이동하며 민족을 형성합니다. 그렇다면 우리 한국인의 조상이 어디서 왔는지도 알 수도 있을까요?

2017년 2월 박종화 UNIST 게놈산업기술센터 박사팀과 영국, 러시아, 독일 등 국제 연구팀은 두만강 위쪽 러시아 극동지방에 있는 악마문 동굴에서 발견한 7700년 전 유골의 유전체, 즉 게놈을 해독했습니다. 슈퍼컴퓨터를 이용해 고대인 머리뼈에서 추출한 DNA를 현대인의 것과 비교해 분석했습니다. 그 결과 이 유골의 유전자는 동아시아인의 유전자와 대부분 일치했습니다. 한국인을 비롯해 동아시아인의 기원과 이동에 대한 단서를 찾은 것이지요.

한국인은 단일민족?

유전자 혼합도 계산을 하는 컴퓨터 알고리듬은 쉽게 말해 알파고 같은 인공지능입니다. 데이터를 입력하면 컴퓨터는 게놈에 따라 민족을 분류하지요. 왼쪽 그림은 아시아인 유전자를 분류한 데이터입니다. 데이터의 결과가 알록달록 여러 색으로 보일수록 혼혈도가 높다고 분석됩니다.

이번 연구에서는 한국인을 포함한 동아시아인은 단일민족이라고 불러도 좋을 만큼 다른 민족보다 내부 동일성이 매우 높다는 사실을 밝혀냈습니다.


울치족과 한국인의 연결고리

오래되고 손상이 된 고대인의 게놈을 전부 기계로 찾을 수 없으니 이번에 연구팀이 이용한 게놈은 전체의 일부일 뿐입니다. 악마문 동굴인이 울치족과 같은 민족이며, 한국인의 조상 격이라는 사실은 어떻게 알 수 있을까요? 통계적 기법으로 유사도를 찾아냅니다.

연구팀은 민족 간 유사도를 알아내기 위해 주성분분석(PCA)이라는 통계학적 방법을 이용했습니다. 생물학자인 까발리 스포르자와 로널드 피셔 영국 케임브리지대학교 수학과 교수가 함께 개발한 기법이지요. 이것으로 세계 여러 민족이 섞여있는 데이터를 가지고 유전자 거리를 통계적으로 분류합니다. 그럼 한국인과 중국인처럼 같은 아시아인끼리는 유전자 거리가 가깝게 나타나고, 한국인과 미국인의 유전자 거리는 멀게 나오지요. 연구팀은 이 방법으로 유전자 거리를 시각화해 나타냈는데, 그 결과 한국인이 울치족과 유전자 거리가 매우 가깝게 나타났습니다.
 

 

한 번쯤 나는 어떤 인종의 혼혈인지 궁금했던 적이 있을 겁니다. 수학적 방법으로 게놈을 분석하면 꽤 상세히 알 수 있습니다. 이렇게 한 인간의 게놈이 어떤 민족으로 구성돼 있는지 분석하는 것을 게놈 구조를 밝힌다고 말합니다.

수학 알고리듬 기반 컴퓨터 프로그램을 사용하면 내가 흑인종, 백인종, 그리고 황인종의 유전자를 얼마나 갖고 있는지 계산할 수 있습니다. 유전자 분석으로 어떤 병에 걸릴 확률도 계산할 수 있지요. 이외에도 수십 가지의 통계와 수학 이론이 게놈 분석에 들어갑니다. 박 교수는 “게놈 자체가 정보 덩어리이고, 숫자이기 때문에 게놈 분석은 수학적 분석이라고 봐도 무방하다”고 말합니다.