폭 넓은 그릇 모양, 인류 ‘골반의 진화’… 두 발 똑바로 서서 전 세계 이동하다

작성일 08-28

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> 인간의 직립 이족보행은 어떻게 가능해졌나 
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 골반 ‘장골’ 엉덩이 근육 고정 역할 구조·유전적 두 번의 중요한 진화 배아 장골 형성도 유인원과 달라 ‘효율적 보행’ 골반 사이 균형 필요 800만~500만 년 전 변화 시작된 듯
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 <img alt="영장류인 인류와 유인원을 구분하는 기준은 직립 이족보행 여부다. 왼쪽부터 오랑우탄, 침팬지, 인간의 골격. 유인원 중에도 이족보행이 가능한 종이 있지만 인간처럼 완전한 이족보행을 하는 동물은 없다. 미국 컬럼비아대 의대 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202508/28/seoul/20250828050433458ndhy.png" data-org-width="660" dmcf-mid="1gEVzpg2vQ" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202508/28/seoul/20250828050433458ndhy.png" width="658">
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 영장류인 인류와 유인원을 구분하는 기준은 직립 이족보행 여부다. 왼쪽부터 오랑우탄, 침팬지, 인간의 골격. 유인원 중에도 이족보행이 가능한 종이 있지만 인간처럼 완전한 이족보행을 하는 동물은 없다. 미국 컬럼비아대 의대 제공
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 영장류인 인류와 유인원을 구분하는 가장 중요한 기준은 직립 이족보행 여부다. 인류는 똑바로 서서 두 발로 걸을 수 있게 되면서 이동할 때 에너지 효율이 높아져 장거리 이동이 쉬워졌다. 덕분에 아프리카에서 벗어나 전 세계로 영역을 넓힐 수 있었다. 또 손을 자유롭게 사용할 수 있어 도구를 제작해 사용하고 다양한 방식의 의사소통이 가능해졌다.
 인간 진화에서 이족보행이 갖는 의미에 대해서는 다양한 설명이 있지만, 어떻게 이족보행이 가능해졌는지는 여전히 수수께끼로 남아 있다.
 미국, 독일, 영국, 아일랜드 4개국 공동 연구팀은 골반의 가장 윗부분인 장골이 진화 과정에서 두 번의 구조적·유전적 변화를 겪으면서 인간이 두 발로 걸을 수 있게 됐다고 밝혔다. 이 연구에는 미국 하버드대, 하버드대 의대, 스탠퍼드대, 플로리다대, 존스홉킨스대 의대, 매사추세츠 종합병원, 오하이오대 정골의학대, 시애틀 워싱턴대 의대, 보스턴 아동병원, 하버드 줄기세포 연구소, MIT-하버드 브로드 연구소, 독일 베를린 자연사 박물관, 영국 그레이트 오먼드 스트리트 병원, 런던대(UCL) 아동보건 연구소, 아일랜드 더블린대(UCD) 의학자와 생물학자가 참여했다. 이 연구 결과는 과학 저널 ‘네이처’ 8월 28일 자에 게재됐다.
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 <img alt="직립 이족보행을 가능하게 한 핵심 요소는 골반의 형태다. 인간 골반은 시공간적 진화를 통해 납작하고 넓은 그릇 형태로 변형됐다. 미국 MIT-하버드 브로드 연구소 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202508/28/seoul/20250828050434780cenc.jpg" data-org-width="500" dmcf-mid="t3blrkphSP" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202508/28/seoul/20250828050434780cenc.jpg" width="658">
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 직립 이족보행을 가능하게 한 핵심 요소는 골반의 형태다. 인간 골반은 시공간적 진화를 통해 납작하고 넓은 그릇 형태로 변형됐다. 미국 MIT-하버드 브로드 연구소 제공
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 골반은 인간이 직립 이족보행을 할 수 있게 돕는 핵심 요소다. 특히 골반의 장골은 인간이 직립할 때 사용하는 중요한 엉덩이 근육을 고정하는 부위로, 인간과 유인원 사이에서 큰 차이를 보인다. 그러나 인간 특유의 장골 모양을 형성하게 한 메커니즘은 명확히 알려지지 않았다.
 연구팀은 인간과 다른 영장류 종의 배아 조직 표본 128개를 분석하고 워싱턴대 선천성 기형 연구실이 보유한 인간 배아 조직도 분석했다. 또 자연사박물관에 있는 고인류와 기타 영장류 화석의 뼈를 컴퓨터단층촬영(CT)으로 스캔하고, 골반 조직의 미세 구조를 조사했다.
 분석 결과 인간 골반은 두 번의 중요한 진화가 있었다. 우선 골반의 연골 성장판이 90도 회전해 장골이 상하로 길어지는 대신 폭이 넓어지도록 진화됐다. 배아 상태에서 인간의 장골 성장판은 다른 영장류와 마찬가지로 머리-꼬리 방향으로 성장하지만, 배아에서 척추가 형성된 지 53일이 되면 원래 축에서 직각으로 급격히 전환해 엉덩이뼈가 짧고 넓게 자라게 한다.
 진화의 또 한 가지 포인트는 배아 장골 형성 시간표가 다른 유인원과 다르다는 점이다. 대부분의 뼈는 뼈 중심에서 수직 방향으로 골화(뼈의 성장)가 진행된다. 그렇지만 인간 장골의 골화는 엉덩이뼈 뒤쪽 중심에 있는 천골에서 시작해 방사형으로 성장한다. 배아 단계에서 10주가 되면 골반이 형성되는데, 다른 유인원과 달리 내부 골화는 16주 동안 지연되면서 그릇 모양의 골반이 형성된다.
 연구팀은 개별 세포 내 유전체, 전사체, 단백체, 후성 유전체 등 여러 분자 정보를 동시에 측정하고 분석하는 단일세포 멀티 오믹스와 공간 전사체학 기술을 활용해 이런 진화를 이끈 분자적 메커니즘을 분석했다. 그 결과 SOX9, 성장판 전환 조절 PTH1R, 골화 변화 조절 RUNX2 유전자가 넓은 형태의 골반을 형성하는 핵심 역할을 한다는 사실을 밝혀냈다.
 연구팀은 인류의 조상이 아프리카 유인원에게서 갈라져 나올 무렵인 약 800만 년에서 500만 년 전에 이런 변화가 시작됐을 것이라고 추정했다. 골반은 인간이 유인원과 분리돼 진화되면서 가장 중요한 부분이었다. 인간의 뇌는 다른 유인원보다 크고 점점 커지는 방향으로 변하면서 골반은 ‘산과적 딜레마’로 알려진 또 다른 진화 압력을 받았다. 산과적 딜레마는 효율적 보행을 위한 좁은 골반과 큰 뇌를 가진 아이의 출산을 쉽게 하는 넓은 골반 사이의 균형을 의미한다. 산과적 딜레마를 해결하기 위한 진화는 약 200만 년 동안 일어났을 것이라고 연구팀은 설명했다.
 연구를 이끈 테런스 카펠리니 하버드대 교수는 “인간이 다른 유인원과 다른 특징을 보이는 직립 이족보행이 가능한 것은 연골 위 골세포가 놓이는 방식에 시간적, 공간적 차이를 보이도록 진화한 덕분”이라고 말했다.
 유용하 과학전문기자
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