전장유전체자료로 해독한 현대일본인의 세가지 기원-2

[초재]

이 논문의 본문에는 qpAdm을 실행한 결과를 직접적으로 보여 주지 않고, Suppliment자료에 나타나 있지만, 본문의 result와 discussion의 해석과 결론에는 많은 부분들이 이 qpAdm 테스트 결과에 의존하고 있습니다. Three ways와 Two ways 두 개의 각각 다른 qpAdm 실행결과가 있는 데, 아래와 같습니다.

위의 Three ways 모델을 보면, 1) NEA(North_East Asian)은 하가점상층문화의 outlier(China_WLR_BA_o)와 신석기중기 합민망합문화인(China_HMMN_MN)이, 2) Jomon인, 그리고, 3) EA는 Chinese_Han, 즉 현대중국인을 사용되었다고 나오는 데, 이렇게 EA를 넣은 것은 문제가 있습니다. qpAdm을 개발하고, 이를 수많은 논문들에 적용한, 하버드대학 Reich연구진에서 qpAdm 사용에 대한 일종의 가이드라인으로 발표한  Éadaoin Harney et al.(2021) 논문(”Assessing the Performance of qpAdm:A Statistical Tool for Studying Population Admixture”)에 보면, 분명하게, “However, we caution against co-analyzing ancient and present-day data, the inclusion of an extremely large number of reference populations in a single model” 라고 적고 있습니다. 즉, 하나의 모델에 고대와 현대 인구집단을 같이 넣지 말라고, 주의를 주고 있는 것입니다. 

qpAdm분석의 목적을 상기해 보아도, Chinese_Han을 넣은 것이 부적합하다는 것은 알 수 있는 데, K값이 커지면, entrophy가 증가하기에, 개략적으로만 가상조상인구집단을 추정하는 모델인 Admixture 테스트와는 다르게, qpAdm은 유사한 지역과 시기적으로 근접한 인구집단이라도, 보다 적합한 모델을 p-value와 -sqaure 값으로 구분할 수 있기에, 가능한 정밀하게, 실제적인 조상인구집단을 찾아낼 수 있다는 장점이 있고, 또 그러한 목적으로 이용하는 테스트입니다. 그런데, Chinese_Han 즉, 현대중국인은 수많은 고대와 근대의 여러 인구집단이 혼합된 집단이며, 이 qpAdm 테스트로 Chinese_Han이 적합한 모델에 포함되었더라도, 중국대륙에 살았던 그 수많은 인구집단 중에, 어떤 인구집단이 일본인의 형성에 기여했는 지는 또 다시 오리무중이 될 수 밖에 없습니다. 이 논문의 저자들은 왜, 이렇게 qpAdm의 기본 목적에도 부합하지 않고, qpAdm 개발자들이 내놓은 가이드라인에서도 사용에 주의하라고 한, Chinese_Han을 굳이, 넣었을까요??

논문의 본문에서 두 번의 qpAdm테스트를 실행한 이유로, 위의 첫번째 테스트에서 다른 지역의 일본인들에 대한 qpAdm 실행결과에서 p-value가 0.05를 넘음으로써, 가능한 모델로 통과되었지만, 유독 Northeast 동북지역 일본인은 이 Three ways 모델에서 p-value가 0.05에 현저히 못 미치는 0.00065로 나와, 적합한 모델이 아님으로 판정되었습니다. 그러기에,  이 동북지역인들까지 적합한 것으로 포함한 모델을 찾은 결과, 아래의 두번째 Two ways 모델이 나왔다고 합니다. 

이 Two ways 모델에서도 위 Three ways 모델에서와 마찬가지의 문제로, 고대 인구집단과 현대 인구집단이 혼합되어 사용되는 데, 하나는 Korea_TK_2, 김해 가야고분에서 나온 고인골 상염색체 가운데, 조몽인 성분이 많이 있는 집단, 또 하나는 HGDP 프로젝트에 나온 북중국과 남중국의 현대중국인들이 혼합된 Han입니다. 이 Two ways model에서는 일본인 상염색체 구성에 가장 주요한 집단 중 하나인 조몽인이 따로 나오지 않는 데, 그것은 가야고분에서 나온 고인골들에서 이미 조몽인성분이 상당히 많기 때문입니다. 그러나, 비록 이 Two ways모델이 p-value와 값에서는 통과했더라도, 현실과는 부합하지 않는 모델일 가능성이 큽니다. 일본열도에 도착한 야요이인 혹은 고분시대인이 현대중국인집단과 같은 인구집단이었을 가능성이 적으며, 삼국시대 가야인 자체가 일본열도에서 건너온 조몽인 혹은 조몽인성분이 많은 야요이인이 다시 한반도에 있던 인구집단과 혼혈을 통해 형성되었을 것인 데, 이러한 인구집단이 일본에 실제했을 가능성은 낮아 보입니다. 즉, 우연히, 현대일본인의 상염색체 구성과 유사해서, qpAdm 모델 적합성의 기본 요건은 통과했을 지라도, 이와 같은 모델이 실제 현실을 반영할 가능성은 낮다고 볼 수 있습니다. 그런데, 어쨌든 한반도에 존재했던 고대인을 반영한 Two ways 모델에서 위의 고대 한반도인을 뺀 Three ways모델보다 오히려 p-value는 높다는 점을 보면, 한반도인이 일본인 형성에 결정적인 역할을 했다는 점이 추론할 수 있을 것입니다.

앞서 언급한 하버드대의 Reich연구진의 논문에서 qpAdm 사용의 the best practice로 추천되는 것은 left와 right reference에 사용하는 인구집단을 f4-statistics 등을 사용해서, target population을 형성하는 데, 기여했다고 여겨지는 인구집단들을 exhaustive하게 대입하는 rotating-model을 권장하고 있습니다. 이번 논문은 가능한 인구집단들이 rotating-model을 통해, 다양하게 평가되기 보다는 이 논문의 저자가 임의로, 몇 개의 중국인에 관련된 인구집단들로만 테스트하였고, 또한 고대와 현대의 인구집단을 섞는 등의 무원칙한 실행이 있었기에, 이번 논문에 나온 qpAdm의 결과들로, 어떤 유효한 결론을 내리기는 어렵지 않나 생각합니다.

그럼에도, 이 논문의 결론으로는, 저자들은 일본인의 형성에는 각기 다른 세 가지 인구집단이 기여했는 데, 이 세 인구집단은, 첫번째는 오키나와인에게서 가장 높고, 동북지방인에게 높이 나타나는 조몽인 집단, 두번째는 서일본지역인에게서 높은 Han-Chinese에서 유래한 동아시아인집단(East Asian), 그리고, 세번째는 동북지방인에게 높고, 주로 한반도를 통해 유래했을 거라고 추정하는 동북아시아인집단(North-East Asian)입니다. 이렇게 고대 한반도인을 빼놓고, 실행한 Three ways qpAdm모델 결과를 대입시킨 결론을 내리고 있는 데, 앞에서 보았듯이, 이 Three ways 모델은 동북지역 일본인의 형성을 설명하는 데, 실패한 것입니다. 

또한, 문제는 두번째 EA집단입니다. 이 논문만 보면, 이 EA집단은 중원지역(황하유역)에서 유래해서, 한반도는 아주 짧은 시간만 경유하고, 중국문화를 고스란히 지닌 채, 일본의 야마토중앙정부를 건립하고, 중국글자(한자)와 중국문화 등을 전파한 주체로 묘사되어 있습니다. 중국문화의 전파는 여러 사서들에 백제인들에 의해 이루어졌다고 나오고 있고, 만일 이 백제인들이 실제로는 몇몇 기록에 나오는 대로, 원래 중국대륙에서 건너 온 사람들이라 할 지라도, 문화전파는 소수의 인물들에 의해서, 이루어질 수 있으며, 이 사람들이 일본인의 전체 유전자풀의 형성하는 데, 얼마나 기여했는가는 또 다른 문제입니다. 그런데, 이와 같이, 한반도인을 패싱해서, 현대한족 중국인 조상의 직접적인 기여를 미리 결론으로 상정하고, 그에 짜맞춰 유도한 듯한 이 논문은, 위에서 언급한 admixture나 qpAdm 실행에서의 여러 문제로 인해서 유효한 논증을 거친 논문이라 하기 어렵습니다. 이 논문의 저자들은 이 논문의 원재료인 3256인 일본인 전장유전체 검사결과를 이미 1240K로 처리한 자료도 가지고 있음에도, 공개하지 않았습니다. 이런 자료들도 공개해서, 이 논문에서 결론의 유도과정이 정당한 것인지를 다른 연구자들이 검증할 수 있었으면 합니다. 

끝.

[초재]

이 논문을 보면, 참으로 한심한 내용이 곳곳에 있는 데, 이런 논문이 어떻게 온라인판이라지만, Science지에 올라갔는 지...?? 예를 들어, 첫번째 Three ways qpAdm 모델이 실패한 원인으로, 저자들은 일본인 WGS 원데이타로 만든 1240K 데이타의 SNPs 수가 부족한 것이 원인이라고 돌립니다. qpAdm모델에서 현대인의 데이타도 사용하기에, left pop도 Chinese_Han과 같은 missing rate가 거의 0%에 가깝고, target pop도 거의 0%에 가까운 데이타를 사용하고도 이런 말을 한다는 게, 이해가 되지 않습니다. 다른 논문들 보면, 고인골 데이타들만 사용하기에 missing rate가 95%가 넘는 것이 많습니다. 다른 논문의 저자들은 이런 데이타를 사용하면서도, 1240K의 SNPs수를 탓하지 않는 데, 이 논문 저자들은 자신들이 qpAdm 잘못 사용하는 것을 인정하지 않고, 엉뚱하게 SNPs수의 부족을 탓합니다..

[단풍]

아무래도 일본 학계에서 Nature, Cell, Science같은 메이저 저널들에 지속적으로 로비를 하고 있기에 이런 저품질의 논문도 등재되는 것이 아닌가 합니다. 또 과거에 노벨상을 받은 일본 연구자들의 연구를 보니, 아무리 봐도 전혀 상을 받을만한 연구가 아닌 경우가 꽤 있는데, 위와 마찬가지로 일본이 노벨상 수상자를 결정하는 노벨위원회에도 엄청나게 로비를 하고 있는 것이 아닌지 의심됩니다. 옛날에 이 분야에서 유명한 일본 학자인 나카호리 유타카(中堀豊)가 공저자로 참여했던 논문 중에 하플로그룹과 생년월의 관계라는, 마치 혈액형 성격론같은 유사과학적인 주제를 다룬 논문이 Nature에 있더군요. 내용은 특정 하플로그룹을 가진 남성들의 생년월을 조사해 각 월의 비율을 조사한 것인데, 그 근거랍시고 정자의 계절별 활성도의 차이를 들었습니다. 사실 사람이 사회적인 동물이라 결혼과 성관계를 동물이 발정나듯 신체적으로 알맞을 때 맞춰서 하지도 않고, 정자의 활성도가 높아진다고 그 시기에 성관계를 본능적으로 하고 그러지 않는데, 정자의 활성도를 생년월과 그대로 일대일 연관시키면서 어떻게 이런 논문이 Nature에 등재되었는지도 의문입니다.

[초재]

이 논문의 리뷰어들이 논문 자체의 질보다는 RIKEN 이라는 일본을 대표하는 연구기관의 명성에 검증을 소홀히 했을 가능성도 있고, 분자인류학이라는 학문 자체가 젊은 학문이고, 여러 분과학문이 융합된 학제적 분야이다보니, 이 논문 전체의 문제점을 명료하게 파악할 리뷰어가 부족해 였을 수도 있습니다. 제가 지적한 방법론상의 문제들이 없더라도, 새로운 도전적인 가설에 대한 검증도 아니고, 특별히 오래된 고인골들에 대한 측정도 없고, 방법론상의 혁신도 없은 평범한 논문이라, Science지에 등재돨 정도는 아니라고 봅니다.

[초재]

이것과는 별개로, 나카호리 유타카의 논문에 대한 판단은 저는 님과 의견을 달리합니다. 분자인류학을 공부하면서, 제가 느끼는 가장 놀라운 점은 인간을 대상으로 하는 학문이면서도, 그 방법론에 있어서는 본질적으로 박테리아, 벼, 쥐 등을 탐구하는 것과 동일하다는 것입니다. 즉, 게놈의 전달과 교환, 그리고 확산과정을 다루기에, 여기에서 인간도 게놈을 지닌 다른 생명체와 마찬가지의 방법론들이 적용된다는 것입니다. 정자의 활성도가 높아지면, 인간 수컷은 더 자주 성행위를 할 가능성이 높으며, 인간 암컷은 정자활성도가 높은 수컷에게서, 더 많은 성적 매력을 보아서, 이러한 수컷들과 더 많은 관계를 할 가능성이 높은 것입니다. 인간이 만든 사회적 제도 규범들은 도킨스식 으로 말하면, 유전자를 효과적으로 전달하기 확장돤 표현형이므로, 이러한 유전자를 널리 확장할 기회를 보다 안정적으로 제공하는 제도나 규범을 가진 사회가 오래 유지되고, 발전되지, 그것을 반대로 억압하고, 그 확장을 가로막는 제도나 규범은 빠르게 도태되었을 것입니다.그러므로, Nature에 나카호리 유타카의 논문이 실린 것은 타당해 보입니다

[스푼]

저자들이 WLR_BA 아웃라이어와 Chinese_Han 혹은 HMMN_MN과 Chinese_Han 조합을 qpAdm 소스 인구로 사용한 것은 어쩌면 Cooke et al.2021의 qpAdm을 그대로 답습한 결과가 아닐까요? 이런 점에서보면 Cooke et al.2021도 같이 비판받아야 하는게...

[스푼]

Cooke et al.2021 하니까 생각나는데 초재님은 Cooke et al.2021이 시모모토야마의 서북규슈계통 야요이인만을 샘플로 사용해 고훈이전의 야요이인들은 조몬인 성분이 많았고 따라서 현대 일본인의 삼중구조론이 지지된다는 결론을 내린점에 대해서는 어떻게 생각하시나요?
로베이츠 논문에서 소개된 안토쿠다이나 쿠마 니시오다 야요이 샘플들이 이미 현대 일본인과 유사했던 점도 그렇고, 칸자와2021에서 소개된 아오야카미지의 13개 야요이 개체들은 현대일본인과 유사했고 그 중 6개 개체들은 현대 일본인보다 조몬 성분이 낮았다는 사실이 밝혀졌는데 이걸보면 뭔가 답답합니다.

저는 어떤 생각까지 드냐면 Cooke et al.2021이 무리하게 삼중구조론을 지지하기 위해서 고의적으로 조몬성분이 낮은 야요이 개체들을 데이터에서 누락시키고, 유전적 분석 이전까지는 형질인류학적으로 조몬인으로 분류되었던 시모모토야마의 야요이개체 데이터만을 사용한 것이 아닌가 하는 생각까지 듭니다....

[초재]

Cooke 논문은 Harney 논문과 같은 2021년에 나왔으니, 가이드라인 논문을 못 보고, 썼을 것입니다. 여하튼 HGDP의 Han을 사용한 것은 그리 좋은 선택으로 보이지 않습니다. 굳이 현대중국인을 source로 써야 겠다면, 왜 북방한족을 대표하는 1K project의 CHB를 사용하지 않았는 지? 그러면, 최소한 북방에 있었던 어떤 현대중국인과 유사한 집단이 고분시대 일본인 형성에 기여를 했다는 정도의 보다 구체적인 결론을 내릴 수도 있었을 것입니다. HGDP의 HAN은 여러 지역 중국인이 섞여 있어서, 어떤 구체적인 결론을 내리기 어렵습니다. 그리고, Cooke논문에는 Three way qpAdm의 적용대상은 고분시대 일본인 고인골인 데, 위 논문은 현대일본인이고, 이 두 대상이 동일한 genetic makeup이라고 가정하고, 똑같이 따라서, 동일한 qpAdm의 right와 left pop들을 썼다면, 그것도 문제가 있는 것입니다.그것은 증명되어야 할 문제를 전제조건으로 가정하는 오류를 범한 것이 됩니다.

[초재]

Cooke논문을 지금 다시 보니,qpAdm 실행 시에 right pop에 거의 동아시아인구집단만 넣은 것이 제게는 좀 의문입니다. Jomon인이 워낙 동아시아의 다른 인구집단과 일찍 분리되어,특이한 인구집단이기에, 조몽인의 형성에 기여했을 가능성이 있지만, 조금 거리가 있는 이란지역 신석기 고인골이나 중동지역 고인골을 넣었으면 어땠을까하는 생각이 듭니다. 로베이츠 논문에 소개된 다른 두 야요이샘플들로 워낙 데이타 퀄리티가 떨어져서 사용하지 않았을 가능성도 있습니다. 일단 Cooke논문의 suppliment S.10 table을 보면, two way와 three way qpAdm을 실행했을 때, p-value와 chi-square 값 모두, three-way가 좋게 나오므로, 이 결과만 보았을 때는 삼중구조설이 지지된다고 할 수 있을 것입니다. 그렇지만, qpAdm와 qpGraph, ,이 두 도구는 제대로 사용하기가 까다롭고, 여기서, 나온 어떤 결과로 유의미한 결론을 도출할 수 있는 지에 대해서, 신중해야 한다고 봅니다. 왜냐하면, qpAdm은 right pop에 어떤 인구집단이 들어가느냐에 따라서 결과가 크게 달라질 수 있기 때문입니다

[스푼]

시모모토야마 인골도 커버리지가 말도 안되는 수준으로 낮길래 이런 저품질의 데이터는 사용했으면서도 왜 다른 야요이 인골의 데이터는 사용하지 않았을까라고 생각했었고 그것 때문에 어이가 없어서 논문을 다시 읽어보니 말미에 저자들이 자신들의 문제점에 대해서 지적하고 있더군요 There are caveats to this analysis. First, we are limited to only two Late Yayoi individuals from a region where skeletal remains associated with Yayoi culture are morphologically similar to Jomon (16). Yayoi individuals from other regions or other time points may have different ancestral profiles 이 내용을 보니 저자들은 단지 다른 야요이 인골 데이터의 존재를 몰랐던 것처럼 보이네요;;
끝까지 내용을 읽지 않고 무턱대고 의심한 저의 잘못이네요...그런데 저자 자신들도 인정하듯이 데이터가 불충분한 문제가 있음에도 성급하게 결론을 지은게 아닌가 하는 아쉬움이 남네요

[초재]

제가 예전에 KumaNishioda_Yayoi에 대해서, qpAdm을 실행해 본 것이 있습니다. WLR_BA_o와 산동성 후리문화의 XJS, 그리고 조몽인의 혼혈로 잘 맞아지네요. Cooke논문이나 이번 논문 저자들이 qpAdm을 실행함에 있어서, right_pop에 조몽인의 유전적 근원이 될만한 pop을 제대로 넣지 못함에 따라서 결과가 그리 좋지 못하다고 봅니다. right-pop에 Papuan이나 Sardianian을 넣어서, 실행하면, 더 좋은 p-value와 chi-square값을 가진 three-way 모델을 찾을 수 있다고 봅니다.