부여 북촌리 출토 동물뼈의 고DNA 분석을 통해 확인한 비특이적 산물의 새로운 해석
New Interpretations of Nonspecific Products: A Case Study of Animal Bone Ancient DNA Analysis from Bukchon-ri, Buyeo
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고고유적지에서 출토된 동물유체의 분석은 종 다양성과 비율 등 양상을 파악해 볼 수 있고 뼈에 남겨진 흔적을 통해 동물자원으로 이용된 현황을 유추해 볼 수 있다. 본 연구에서는 부여 북촌리 205-4번지 유적에서 출토된 동물뼈의 종과 성별을 구별하고 비특이적 PCR 산물의 추가적인 종 정보 제공 가능성을 확인하였다. 종-특이적 프라이머를 사용한 PCR 유전자 증폭을 통해 소 5점, 노루 1점을 동정하였으며, 소 시료의 성별 확인을 위해 아멜로제닌 유전자를 증폭한 결과 암컷으로 추정되는 개체를 확인하였다. 특히 소 식별을 위한 PCR 증폭 과정에서 생성된 비특이적 산물의 염기서열 분석을 통해 1점이 노루로 추정됨에 따라 노루 종-특이적 프라이머를 사용하여 DNA를 증폭한 결과, 해당 시료가 노루임이 밝혀졌다. 이는 기존에 오류로 간주되었던 비특이적 산물이 특정 종의 유전 정보로 활용될 수 있음을 보여준다. 이번 북촌리 동물뼈 분석 사례는 비특이적 산물을 새로운 시각으로 접근하여 고대 생물자원의 활용과 종 구분을 보다 정밀하게 수행할 수 있는 가능성을 제시하였다.
Trans Abstract
Analysis of animal remains from archaeological sites helps determine species diversity and proportions, providing insights into their use as resources through bone traces. This study focused on species identification and sex determination of animal bones excavated from 205-4 Bukchon-ri, Buyeo, and explored the potential of nonspecific polymerase chain reaction (PCR) products to enhance taxonomic resolution. Five cattle and one roe deer were identified through PCR gene amplification using species-specific primer sets. One cattle sample was further determined to be a female based on amelogenin gene amplification results. Notably, sequence analysis of a nonspecific PCR product, initially considered an error during cattle identification, provided supplementary data that revealed the sample to be a roe deer. This finding was corroborated through DNA amplification using roe deer– specific primers. These findings highlight the potential of nonspecific PCR products to provide additional genetic information for species identification. Moreover, the results of Bukchon-ri animal bone analysis demonstrated that nonspecific PCR products can offer new perspectives in analyzing animal remains, enabling more precise identification and interpretation of ancient biological resources.
1. 서 론
동물유체는 구석기시대부터 신석기시대, 철기시대 유적을 비롯하여 역사시대의 패총, 우물, 고분 등 다양한 형태의 유적에서 출토되고 있어 당시의 동물 분포 양상과 동물지리학적 연구 등 문화상을 연구하는데 귀중한 자료가 되고 있다(Choi et al., 2021).
고고유적지에서 출토되는 동물유체에 대한 연구는 주 로 형태학적 분석을 중심으로 수행되었으나, 뼈의 잔존 부위가 작아 종을 구분할 수 없거나 사슴류와 같이 종이 다양하여 형태학적으로 종 구분이 어려운 경우가 있어 점차 동물뼈에 대한 유전자 분석이 함께 요구되는 추세이다(Kang et al., 2014). 전 세계의 고고유적지에서 출토되는 사람뼈에 대한 연구는 분자유전학적 분석이 주를 이루고 있고 이를 통해 과거와 현재를 이어주는 중요한 단서를 제공해 주고 있다. 옛사람 뼈뿐만 아니라 동물의 뼈, 가죽 등 생물유체에 대한 DNA 분석은 당시에 존재했던 종의 확인과 함께 현존 동물과의 상관관계와 진화 연구에 있어 필수불가결한 자료이다.
종 동정을 위해 CYTB(cytochrome b), D-loop (displacement loop), 12S rRNA, 16S rRNA 유전자가 사용되어 왔으며(Meyer, 1994; Matsunaga et al., 1999; Montiel-Sosa et al., 2000; Dooley et al., 2004; Rodríguez et al., 2004; Guha and Kashyap, 2005; Fajardo et al., 2007; Mane et al., 2013; Lopez-Oceja et al., 2017), 그중 계통발생학과 생물 다양성 연구에서 종 확인을 위해 가장 빈번하게 사용되는 유전자는 미토콘드리아 DNA의 CYTB와 COI(cytochrome c oxidase subunit I)이다(Hebert et al., 2003). 특히, 동물의 종 감별에는 미토콘드리아 DNA가 핵 DNA보다 종 특이성, 신뢰성 및 재현성이 높은 것으로 알려져 있다(Branicki et al., 2003; Park et al., 2012a).
이전의 종 동정 연구에서 미토콘드리아 DNA가 타깃 부위로 선택된 이유는 종내 및 종간의 적당한 변이성과 세포 당 높은 수의 사본이 존재하기 때문이다. 미토콘드리아 유전체는 수백 개에서 수천 개의 사본이 존재할 뿐 아니라 재조합이 없고 핵 DNA보다 높은 변이율을 가지며, 모계유전만 이루어진다는 특징으로 인해 계통 분류와 유전체 분석에 많이 활용되고 있다.
본 연구에서는 부여 북촌리 205-4번지 국비지원 발굴 조사 유적지에서 출토된 동물뼈를 대상으로 종 동정과 성별 판별을 위한 분석을 하였다. 시료에서 추출한 DNA와 동물의 종-특이적 염기서열을 토대로 제작된 프라이머(primer)를 사용한 중합효소연쇄반응(polymerase chain reaction; 이하 PCR)을 통해 종을 확인하였고, 아멜로제닌 유전자 증폭을 통해 성별을 구별하였다. 특히 종 분석 과정에서 생성된 비특이적 PCR 산물이 추가적인 종 판별 정보로 활용될 가능성을 탐구하고자 한다.
2. 재료 및 방법
2.1. 분석대상
백제 사비기의 수도였던 부여에서 도시계획과 관련된 도로의 배치와 왕궁의 위치, 도성 내 일반인들의 생활상도 살펴볼 수 있는 군수리 주변의 도로, 건물지, 우물, 논 등이 확인된 바 있다. 무엇보다 조사 대상지 부근 위치한 홍산현 관아는 조선시대 행정 치소였던 객사와 동헌이 비교적 원형대로 잘 보존되어 있는 유적으로 홍산의 정치, 행정, 군사, 교육 문화 등 역사와 문화를 아우르는 문화유산이다. 부여 북촌리 205-4번지 발굴조사 결과 수혈유구 4기, 수로 1개소, 주혈 9개가 조선시대 하층에서 확인되었는데 고려시대 청자와 조선시대 백자 등이 함께 출토되는 것으로 보아 조선시대 전기에 형성된 층으로 판단된다(Korea Heritage Agency, 2022). 동일한 하부 문화층으로 추정되는 수로에서 8점의 동물뼈가 확인되었다(Figure 1, 2).
Archaeological Site Information. (A) Topographic map of the site(1:5,000), (B) a layout of historical remains(A-B source: reprocessing of pictures in the excavation report of the 205-4 Bukchon-ri, Buyeo), and (C) the excavation location of animal bones at Bukchon-ri in Buyeo site(source: Korea Heritage Agency).
Animal bone samples excavated from Bukchon-ri, Buyeo.
부여 북촌리 205-4번지 국비지원 발굴조사 유적지의 수로에서 출토된 뼈 시료 8점을 대상으로 DNA 분석을 통해 동물의 종과 성별을 알아보고자 하였다.
2.2. 시료 전처리 및 DNA 추출
동물뼈는 치과용 핸드피스(dental handpiece)와 다이아몬드 디스크(diamond cutting wheel disc)를 이용하여 분석용 시료를 채취하였으며, 버(burr)로 내⋅외부 표면을 약 1-2 mm 이상 연마하여 표면 오염물질을 제거하였다. 분석용 시료에 4-4.99% 차아염소산나트륨 수용액(sodium hypochlorite, Sigma-Aldrich, USA)을 처리한 뒤, 3차 증류수로 3회 이상 세척하여 무균 작업대에서 자연 건조하였다. 이후, 시료의 앞⋅뒷면을 각각 15분간 자외선(UV, 260 nm) 조사하였으며 극저온 동결분쇄기(Freezer Mill 6770, SPEX SamplePrep, USA)를 사용하여 분말화하였다.
뼈 분말 시료 약 0.5 g을 정량하여 15 ml 튜브에 담고 0.5 M EDTA(Promaga, USA) 5 ml, 10% SDS solution(InvitrogenTM, USA)과 20 mg/ml proteinase K(Thermo Fisher Scientific, LTU)를 첨가하였다. 55℃에서 약 48시간 동안 교반하면서 탈칼슘화 반응을 진행하였고 이때, 음성대조군(negative control)도 함께 반응시켰다. 용해된 시료를 4,000 rpm에서 5분 동안 원심분리하여 상층액을 수거하였다. 분리된 상층액에 5배 양의 Buffer PB(QIAGEN, DEU)를 섞어준 뒤, 혼합액을 High pure filter column(Roche, DEU)에서 여과시키고 Buffer PE(QIAGEN, DEU) 700 μl를 넣어 2회 세척하였다. 컬럼 내 membrane에 남아있는 잔여 에탄올을 제거하기 위해 10,000 rpm으로 1분 동안 원심분리 후 3차 증류수 100 μl를 첨가하여 DNA를 분리하였다. 추출한 DNA는 새 튜브에 옮겨 –80℃에서 보관하였다.
2.3. DNA 분석
종과 성별 확인을 위한 중합효소연쇄반응(PCR)은 DNA template에 AmpliTaq Gold DNA Polymerase(Applied Biosystems, USA) 2.5 units, 10 pmol primer pairs 2.5 μl, Gold ST*R 10X buffer(Promega, USA) 2.5 μl를 첨가하고 3차 증류수를 사용해 PCR 혼합물(mixture)을 최종 25 μl로 조성한 후, 수행하였다. 동물의 종과 성별 확인을 위해서 사용된 프라이머 정보는 Table 1과 같다.
Primers used in this study
소(16S), 사슴(12S), 말(16S), 돼지(16S) 검출을 위한 PCR은 95℃에서 11분 initial denaturation 후, 95℃에서 20초 denaturation, 59℃에서 30초 annealing, 72℃에서 30초 extension 과정을 40회 반복하였으며, 72℃에서 7분간 last extension 시켰다. 소(D-loop)와 노루(CYTB) 검출을 위한 PCR annealing temperature(AT)는 각각 55℃, 60℃이며 증폭 반응 반복 횟수와 PCR 조건은 위와 동일하게 진행하였다.
소과(Bovidae)의 아멜로제닌 유전자 부위를 증폭하기 위한 PCR 반응 조건은 다음과 같다. 95℃에서 11분 initial denaturation 후, 95℃에서 30초 denaturation, 60℃에서 30초 annealing, 72℃에서 30초 extension 과정을 40회 반복하고 72℃에서 7분간 last extension 시켰다.
PCR 후 유전자 증폭 산물은 자동전기영동장치(QIAxcel Advanced System, QIAGEN, DEU)를 사용하여 확인하였으며 유전자 증폭 밴드가 나온 경우 Exo-SAP-IT(Thermo Fisher Scientific, USA)으로 정제한 다음, 염기서열을 분석하였다. 염기서열 상동성 비교는 NCBI(National Center for Biotechnology Information) GenBank database의 BLAST (Basic Local Alignment Search Tool) Program을 이용하여 확인하였다.
2.4. 고DNA 실험에 있어 데이터 신뢰성을 위한 고려 사항
최근의 고DNA(ancient DNA; aDNA) 분석은 PCR 기반 분석에서 벗어나 차세대 염기서열 분석법으로의 접근이 증가하는 추세이고 이는 오염에 대한 식별이 훨씬 쉬우므로 덜 심각하다. 그러나 모든 고DNA 연구가 차세대 염기 서열 분석을 사용하는 것이 아니기 때문에 기존 PCR 기반 분석법에 적합한 몇 가지 기준을 유지해야 한다. 고 DNA 실험실 세팅에 대해 Fulton and Shapiro(2019)가 제시한 조건 중 국내 실험실 조건에서 적합하지 않은 기준을 제외하고 데이터 신뢰성과 직접 관련이 있는 기준을 유지하며 본 실험을 진행하였다. Post-PCR 실험실과 물리적으로 분리된 Pre-PCR 고DNA 실험실(클린룸)에서 PCR 전까지의 실험을 수행하였으며 클린룸 안에서는 방진복, 방진화, 마스크, 장갑을 착용하였다. 모든 단계에서 샘플과 함께 DNA가 포함되지 않은 추출 및 PCR 음성대조군을 함께 수행하여 오염 여부를 확인하였고 실험의 재현성을 위해 2명의 연구자가 일정 기간 간격으로 교차 분석하여 동일한 결과를 확인하였다.
3. 결과 및 고찰
3.1. 종-특이적 프라이머를 이용한 시료의 종 동정
염기서열은 DNA 기본단위인 뉴클레오타이드(nucleotide)의 구성 성분 중 염기 A(adenine), T(thymine), G(guanine), C(cytosine)의 네 가지 화학물질들이 나열되어 있는 것을 말하는데, 지구상에 존재하는 생명체들은 고유한 염기서열을 가지고 있다. 유전자 속의 염기서열은 세포의 기능과 성질을 규정하는데, 즉 네 가지 물질이 어떻게 조합되었느냐에 따라 그 세포의 기능 및 성질이 결정된다. 따라서 생물체마다 다르게 가지고 있는 DNA 염기서열의 차이를 이용해서 종을 구분하는 데 활용할 수 있다. 그중 미토콘드리아 유전체는 계통분류를 위한 마커로 사용되고 있는 매우 의미 있는 유전자원 중 하나로 생물의 종을 구별하거나 집단 또는 개체 간 식별하는 데 활용하기에 유용하다.
고고유적지에서 출토된 고생물유체는 오랜 시간 열화가 진행됨에 따라 DNA가 손상되고 절편화된 상태로 존재한다. 이러한 고DNA의 특징을 고려하여 PCR 증폭 산물의 크기가 100-300 bp 사이로 설계한 종-특이적 프라이머를 사용하여 DNA를 증폭하였고 추출 과정과 증폭 과정에서의 오염 여부를 확인하기 위해 음성대조군을 포함하여 실험을 진행하였다.
부여 북촌리 유적지에서 출토된 동물뼈 8점을 대상으로 동물의 종-특이적 프라이머를 사용하여 PCR 증폭 후 생성된 증폭 산물을 통해 종을 확인하고자 하였다. 증폭 산물을 자동전기영동장치로 확인한 결과 타깃 사이즈에 밴드가 생성된 경우는 [+], 생성되지 않은 경우는 [-], 타깃 사이즈와 다르지만 증폭된 경우는 [++]로 표시하여 Table 2에 정리하였다.
The results of PCR amplification using species-specific primers
먼저 높은 비율로 출토되는 소, 말, 돼지 등 세 종에 대한 PCR 분석을 진행하였고, 이중 소의 경우 타깃 유전자가 다르게 설계된 2가지 종류의 프라이머(16S rDNA, D-loop)를 사용하였다. PCR 분석 결과, 소의 16S rDNA와 D-loop에서만 증폭 산물이 생성되었으며 소의 16S rDNA 유전자 증폭 예상 사이즈는 131 bp로 5개 시료에서 밴드가 생성된 것을 확인하였다(Figure 3). 소의 D-loop 유전자 증폭 예상 사이즈는 157 bp이고 총 6개 시료에서 증폭 산물을 확인하였으나 이중 1개 시료의 증폭 산물 크기가 달랐다(Figure 4). PCR 증폭 결과를 보면, 2, 5, 6, 7, 8번 시료는 타깃 사이즈의 밴드가 확인되고 4번 시료의 경우 150 bp 크기로 확인된다.
Capillary electrophoresis for detecting of Cattle mt 16S rDNA by PCR amplified products using species-specific primer. Lane M: 25-500 bp ladder, Lane BLANK: negative control for DNA extract, Lane NC: PCR negative control.
Capillary electrophoresis for detecting of Cattle D-loop by PCR amplified products using species-specific primer. Lane M: 25-500 bp ladder, Lane BLANK: negative control for DNA extract, Lane NC: PCR negative control.
유전자 증폭 시료들의 뉴클레오타이드 서열 상동성 비교를 위해 NCBI BLAST한 결과 2, 5, 6, 7, 8번 시료는 소로 판단된다. 반면 4번 시료의 경우, 노루의 DNA 서열로 확인됨에 따라 노루와 사슴 두 종에 대한 PCR 분석을 추가로 진행한 결과 노루에서만 증폭 산물이 생성되었다(Figure 5). 노루의 CYTB 유전자 증폭 예상 크기는 232 bp로 타깃 밴드가 생성된 것을 확인하였다(Figure 5A).
Capillary electrophoresis for detecting of (A) Roe deer, (B) Deer by PCR amplified products using species-specific primer. Lane M: 25-500 bp ladder, Lane NC: PCR negative control.
즉, 동물뼈 8점 가운데 6점의 종 동정 결과를 다음과 같이 판단할 수 있다. 종-특이적 프라이머를 이용한 PCR 증폭 결과와 NCBI BLAST의 뉴클레오타이드 서열 상동성 비교 결과를 고려하였을 때, 2, 5, 6, 7, 8번 시료는 소과(Bovidae) 소속(Bos)에 속하는 소로 판단되며 4번 시료는 사슴과(Cervidae) 노루속(Capreolus)에 속하는 노루로 판단된다.
3.2. 발굴 현장에서 출토된 동물유체의 PCR 비특이적 산물의 확인
PCR법을 이용하여 분석하기 위해서는 증폭하고자 하는 유전자의 부위를 특정해 주는 프라이머가 필요하다. 프라이머는 PCR 산물의 특이성을 결정하는 중요한 요소로서 생물고고학에서 종 동정 연구를 위해 현존하는 각 동물의 염기서열을 토대로 설계되며, PCR 비특이적 산물에 대한 확인이 필수적으로 요구된다. PCR 비특이적 산물은 증폭된 산물의 크기가 증폭하고자 하는 유전자의 예상 크기보다 작거나 크게 증폭 반응이 일어나는 것을 의미한다. 일반적으로 비특이적 산물은 PCR 프라이머의 특이성이 낮은 경우 발생하므로, 비특이적 증폭을 줄이기 위해 3 ‘방향을 AT보다는 GC가 되도록 하고 4개 이상의 GC 연속 서열은 피하여 설계하는 것이 요구된다. 또한 PCR 산물의 크기가 100 bp 이하인 경우, 프라이머 이합체(primer dimer)와 비특이적인 증폭 산물의 구분이 쉽지 않으므로 이런 점을 고려하여 프라이머를 설계해야 한다. 특정 부위를 증폭하기 위해 제작된 프라이머의 염기서열과 동질성(homology)이 높은 부위가 많을수록 비특이적인 유전자가 증폭될 가능성이 높다. 생물고고학에서는 손상되고 절편화된 유전자의 검출이 대상이므로 일반적으로 사용되는 PCR 산물의 크기보다 작은 크기로 제작된다. 그러나 PCR 산물의 크기가 작은 경우, 유사 종 혹은 비슷한 염기서열을 가진 개체에서도 증폭 가능성이 있기때문에 민감도와 정확도에 대한 검증작업이 필요하다.
본 연구의 종 동정에 사용된 소(16S), 사슴, 말, 돼지 종-특이적 프라이머는 박용춘 등(2012b)에서 유사종에 대한 비특이적 PCR 산물의 생성 여부를 확인하기 위해 소, 돼지, 양, 염소, 사슴, 말 등을 유사종 집단으로 구분하여 PCR 한 후, 각각의 종에 따른 예상 크기의 앰플리콘이 생성되는 것과 교차반응에 대한 비특이적 밴드가 나타나지 않는 것을 확인한 바 있다. 비특이적 밴드를 확인할 때, 각각의 종에 기대되는 예상 앰플리콘의 크기는 매우 중요하다. Figure 4의 4번 시료는 동일 프라이머를 사용한 PCR 증폭에서 2, 5, 6, 7, 8 시료와는 다른 크기의 증폭 산물이 생성된 것을 볼 수 있다. 이처럼 예상 크기와 다른 증폭 산물이 확인될 경우, 밴드의 생성 유무로 판별하지 말고 정확한 결과 도출을 위해 추가 분석을 진행해야 한다.
본 연구에서 비특이적 밴드가 생성된 소(D-loop) 프라이머는 소(Bos taurus)의 16,022-16,041(Forward)과 16,178-16,159(Reverse) 부분 염기서열을 대상으로 제작된 프라이머 세트이다(Bailey et al., 1996).
4번 시료가 소(D-loop) 프라이머를 사용한 PCR에서 증폭 반응을 보임에 따라 NCBI GenBank database에 등록되어 있는 노루(Capreolus capreolus, accession NC_020684.1)의 염기서열과 Forward, Reverse 프라이머 염기서열을 비교해 보았다. 그 결과, PCR에 사용된 Forward(20 mer), Reverse(20 mer) 프라이머가 노루의 염기서열과 각각 한 염기(1 mer)만 다른 염기를 갖고 있는 것을 확인하였다(Figure 6). Forward primer의 경우 소의 A(16,061 position)가 노루는 T로, Reverse primer의 경우, T(16,165 position)를 노루에서는 C 염기로 갖고 있다. 해당 부분들은 프라이머의 시작점과 끝 지점이 아니므로 PCR 증폭이 가능했던 것으로 보인다. 따라서 노루의 경우, 소(D-loop) 프라이머를 사용하여 유전자 증폭을 하게 되면 149 bp 크기의 밴드가 생성되지만 이러한 미스 프라이밍(mispriming)은 Figure 4와 같이 소(157 bp) 시료와 다르게 크기 차이가 나는 것을 볼 수 있으므로 구분이 가능하다.
Comparison of sequence similarity between cattle and roe deer with D-loop primer sequences from cattle. (A) Forward sequence, (B) Reverse sequence.
이와 같이 타 종의 고유 염기서열로 설계된 프라이머에서도 PCR 반응은 나타날 수 있지만 프라이머 설계 당시의 타깃 종에 대한 예상 사이즈와 시퀀싱 염기서열 확인을 통해서 해당 종의 비특이적 산물에 대한 규명을 할 수 있다.
3.3. Bovidae 성별 분석법을 이용한 소의 성별 확인
다양한 종에서 X-와 Y-특이적 아멜로제닌(AMEL) 유전자 사이에 서열 길이의 차이가 관찰되므로 아멜로제닌 유전자(AMELX와 AMELY)의 X-Y 상동성은 분자 수준의 성별 결정에 적합할 수 있다(Weikard et al., 2006). 소족(Bovini)과 양족(Caprini)의 다른 종들을 포함한 소과(family Bovidae) 성 결정에 적합성이 확인된Weikard 등(2006)의 연구에서 사용된 프라이머를 선택하여 부여 북촌리 유적에서 출토된 시료에 적용하였다. AMEL 프라이머를 사용하여 성별 분석을 하면 암컷은 280 bp 단일 밴드(AMELX)가 증폭되며 수컷은 217 bp 밴드(AMELY)가 추가로 증폭된다. Weikard 등(2006)의 연구에 포함된 아프리카물소(African buffalo, Syncerus caffer), 물소(Wild water buffalo, Bubalus arnee), 셀레베스들소(Anoa, Bubalus depressicornis)와 같은 다른 소속(bovine genera)에서는 289 bp의 AMELX 앰플리콘(amplicon)도 나타난다. 소로 확인된 5개체의 아멜로제닌 유전자 PCR 증폭 결과, 7번 시료에서만 290 bp 크기의 단일 밴드가 확인됨에 따라 암컷으로 추정하였다(Figure 7). 2번, 5번, 6번과 8번 시료는 아멜로제닌 유전자가 증폭되지 않아 성별 추정이 불가능하였다.
Capillary electrophoresis for sex determination by amelogenin gene amplification. Lane M: 25-500 bp ladder, Lane NC: PCR negative control.
앞서 Weikard 등(2006)의 논문에서 언급된 바와 같이 AMELX 유전자의 서열 차이는 다른 소류에서 Bos와 Bison(들소) 개체뿐만 아니라 양과 염소를 구별하기 위해 적용될 수 있다고 밝혔는데, 양속(Ovis) 혹은 염소속(Capra)일 경우 AMELX 262 bp 밴드와 AMELY 202 bp 밴드가 증폭된다. 따라서 7번 시료는 성별 검사를 통해서도 소속에 속하는 개체임을 확인할 수 있었다.
4. 결 론
기존의 생물종 구분법은 생물의 전체 모습이나 전반적인 외부 형태의 특징을 토대로 형태학적 접근에 의존하였으나 유적지에서 출토된 동물유체의 경우 잔존 부위가 작은 경우가 다수 존재하여 이러한 방법으로 종을 구분하기 어려운 경우가 많다. 반면, DNA 분석은 생물체의 작은 부분을 통해서도 종에 대한 정보 검출이 가능하며 형태적으로 유사한 종들에서도 구별이 가능하다는 장점이 있다. 본 연구는 북촌리 205-4번지 유적에서 출토된 동물뼈 시료를 대상으로 DNA 분석을 통해 종 동정과 성별 판별이 가능함을 확인할 수 있었다.
부여 북촌리 유적의 동물뼈 8점을 대상으로 분자생물학적 분석을 진행한 결과, 종-특이적 프라이머를 이용한 PCR 분석을 통해 소 5점, 노루 1점 등 6점의 종을 확인하였으며, 소과(Bovidae) 아멜로제닌 유전자를 이용한 성별 분석에서 암컷 1점을 추정하였다. 소과 아멜로제닌 프라이머는 소뿐만 아니라 양과 염소의 성별 분석에도 적용가능할 것으로 사료된다.
특히, 본 연구는 비특이적 PCR 산물이 추가적인 종 판별 정보를 제공할 수 있음을 확인하였다. 이는 기존에 오류로 간주되었던 비특이적 산물이 종 구분에 새로운 접근법이 될 수 있음을 제시하는 사례로 볼 수 있다. 따라서 종 검출을 위한 종-특이적 프라이머의 사용에 있어서 유사 염기서열을 가진 종 간의 PCR 반응을 고려하여 증폭 후 밴드의 크기를 면밀하게 확인하고 DNA 염기서열 분석법(DNA sequencing)까지 수행할 필요가 있다. 향후 유적지에서 출토되는 동물유체에 대한 종 확인 및 성별 분석, 동일 개체 여부 등 다양한 분석을 시도함으로써 출토 유적지의 성격 규명, 나아가 과거 시대의 문화와 생활상 복원에 중요한 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대한다.
Acknowledgements
본 논문은 제71회 한국분석과학회 추계 학술대회의 포스터 발표 자료를 수정 보완하였다. 본 연구는 국립문화유산연구원 문화유산보존연구(과제번호: NRICH-2305-A52F-1) 사업의 일환으로 진행되었으며, 시료를 제공해 준 한국문화재재단(현 국가유산진흥원)에 감사드린다.