Этногеномика коренных народов республики саха (якутия)
На правах рукописи
ФЕДОРОВА Сардана Аркадьевна ЭТНОГЕНОМИКА КОРЕННЫХ НАРОДОВ РЕСПУБЛИКИ САХА (ЯКУТИЯ) 03.00.15 – генетика
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук
Москва - 2008 2
Работа выполнена в Отделе молекулярной генетики Якутского научного центра Сибирского отделения Российской академии медицинских наук
Научный консультант: доктор биологических наук, профессор Эльза Камилевна Хуснутдинова
Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор Виктор Алексеевич Спицын доктор биологических наук, профессор Илья Васильевич Перевозчиков доктор биологических наук Ирина Геннадьевна Удина Ведущее учреждение: Институт цитологии и генетики СО РАН (г.Новосибирск)
Защита состоится «_9_»декабря2008 г. в _часов на заседании Диссертационного совета Д 002.214.01 в Институте общей генетики имени Н.И.Вавилова РАН по адресу: 119991, ГСП-1, Москва, ул. Губкина, 3. Факс (495)132-89-62.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института общей генетики имени Н.И.Вавилова РАН.
Автореферат разослан «»2008 г.
Ученый секретарь Диссертационного совета кандидат биологических наук Г.Н.Полухина
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Исследования разнообразия генома человека в популяциях получили бурное развитие за последние годы в связи с полной расшифровкой генома в начале XXI в. Первоначально анализ особенностей геномного полиморфизма был направлен на решение вопросов происхождения современного человека и эволюции генома в целом. Стремительный прогресс в этой области знаний позволил определить основные пути заселения человеком территории земного шара (Cann et al., 1987;
Vigilant et al., 1991;
Ingman et al., 2000;
Kivisild et al., 2003;
Macaulay et al., 2005;
Metspalu et al., 2006;
Seielstad et al., 1999;
Hammer et al., 1998, 2001;
Underhill et al., 2000, 2001a), и в настоящее время особую актуальность приобретают работы, связанные с более глубоким изучением эволюционной и демографической истории отдельных регионов. Значительное число исследований проведено к настоящему времени по популяциям Западной и Восточной Европы (Torroni et al., 1994d, 1996, 1998;
Richards et al., 1998, 2002;
Macaulay et al., 1999b;
Finnila et al., 2001;
Herrnstadt et al., 2002;
Tambets, 2004;
Loogvali et al., 2004;
Semino et al., 2000, 2004;
Rosser et al., 2000;
Zerjal et al., 2001;
Cavalli-Cforza and Minch, 1997;
Лимборская, 2002;
Хуснутдинова, 1999, 2006;
Бермишева, 2002;
Malyarchuk and Derenko, 2001;
Belyaeva et al., 2003;
Malyarchuk et al., 2004;
Balanovsky et al., 2008), Ближнего Востока (Richards et al., 2000, 2002, 2003;
Luis et al., 2004;
Semino et al., 2004;
Al-Zahery et al., 2003;
Shlush et al., 2008), Индии (Passarino et al., 1996;
Kivisild et al., 1999, 2003;
Bamshad et al., 2001;
Palanichamy et al., 2004;
Sengupta et al., 2006), Восточной Азии (Su et al., 1999;
Jin and Su, 2000;
Karafet et al., 2001;
Kivisild et al., 2002;
Kong et al., 2003a, 2003b, 2006;
Yao et al., 2002a, 2002b, 2002c, 2004;
Tanaka et al., 2004), Сибири и Средней Азии (Karafet et al., 2002;
Derenko et al., 2003, 2006, 2007;
Степанов, 2002, 2006;
Харьков, 2005;
Starikovskaya et al., 1998, 2005;
Schurr et al., 1999;
Derbeneva et al., 2002;
Дербенева, 2002;
Volodko et al., 2008;
Comas et al., 1998, 2004;
Wells et al., 2001;
Quintana-Murci et al., 2004), Америки (Torroni et al., 1992, 1993a, 1993b, 1994a, 1994c;
Karafet et al., 1999;
Zegura et al., 2004;
Карафет, 2006;
Tamm et al., 2007). Относительно небольшое количество работ посвящено популяциям Якутии. Лишь в последние годы появились публикации, касающиеся генетической истории якутов (саха) (Pakendorf et al., 2002, 2003, 2006;
Федорова, 2003;
Пузырев, 2003;
Хитринская, 2003;
Tarskaya et al., 2006;
Тарская и Мелтон, 2006;
Харьков, 2008;
Zlojutro et al., 2008) и юкагиров (Volodko et al., 2008). Масштабные этногеномные исследования, в которых генофонд коренных народов Якутии рассматривался бы как целостная система, до сих пор не проводились.
Республика Саха (Якутия), расположенная на северо-востоке Российской Федерации, является одним из интереснейших регионов мира по своеобразию процессов формирования генофонда коренного населения. Территория республики составляет 18% от территории Российской Федерации, но в силу суровых природных и климатических условий слабо заселена. На огромном пространстве, 4/ которого занято тайгой, с узкой полосой тундры на севере, проживает менее 1 млн.
человек. Коренное население Якутии (якуты, эвенки, эвены, юкагиры, долганы, чукчи), по материалам последней Всероссийской переписи 2002 г., составляет 49% от общей численности. Особенностями популяций Якутии являются немногочисленность и рассеянность на огромной территории. Коренное население Якутии неоднородно по антропологической и языковой принадлежности, культуре, традициям, типам хозяйства.
Археологические данные указывают на то, что территория Якутии была заселена с древнейших времен. Наиболее древние стоянки человека эпохи верхнего палеолита были открыты на реках Алдан (35-33 тыс. лет назад) (Мочанов, 1977) и Яна (30 тыс. лет назад) (Pitulko et al., 2004). Близкое типологическое сходство изделий дюктайской эпохи (35-10,5 тыс. лет назад) с древнейшими палеоиндейскими позволило выдвинуть гипотезу о генетической связи дюктайцев с предками американских индейцев, проникших на американский континент сухопутным путем через Чукотку и Берингию (Мочанов, 1977). Вопрос этнической идентификации древнего населения Якутии новокаменного века до сих пор остается наиболее спорным моментом в исторических реконструкциях: с древними неолитическими племенами Якутии связывают все известные современные субарктические этносы - юкагиров, эвенов, нганасанов, чукчей, эскимосов и коряков (Окладников, 1955a, 1970;
Федосеева, 1980;
Константинов, 1978;
Алексеев, 1996a, 1996б). Позднее, начиная с железного века, территория Якутии, по-видимому, стала заселяться предками современных эвенков, вначале пешими и затем оленеводческими группами (Константинов, 1978;
Туголуков, 1980, 1985). В результате взаимодействия предков эвенков с древними юкагирами и коряками возник новый тунгусоязычный этнос – эвены. Тюркоязычные скотоводческие племена предков современных якутов (саха) рассматриваются как наиболее поздние мигранты, переселившиеся в бассейн средней Лены из Прибайкалья. По вопросу о времени миграции якутов на север во мнениях историков имеются значительные расхождения: с I по XII вв. (Ксенофонтов, (1937), 1992), с VI в. н.э. (Алексеев, 1996б), c X по XVI вв. (Окладников, 1955а), не ранее XIII-XIV вв. (Гоголев, 1993), с XV в (Константинов, 1975). Самый молодой этнос Сибири – долганы сложился лишь к XIX в., вобрав линии якутов, эвенков, русских, энцев и ненцев (Долгих, 1963).
Первые этногеномные исследования, в которых затрагивались отдельные популяции Якутии, были сфокусированы на изучении древних миграций человека по территории Евразии (Zerjal et al., 1997;
Torroni et al., 1998;
Lahermo et al., 1999) и заселения Америки (Torroni et al., 1993a;
Karafet et al., 1999). Более интенсивные исследования были предприняты по изучению структуры генофонда якутов как наиболее многочисленного этноса Сибири, однако до сих пор не удалось получить однозначной генетической оценки по вопросам происхождения и генетической истории народа саха. Расхождения во мнениях авторов касаются в основном соотношения «пришлых» и автохтонных элементов в генофонде якутов и степени генетического родства с другими этносами Сибири. Противоречия определяются, на наш взгляд, главным образом, недостаточной изученностью структуры генофонда непосредственных соседей якутов – эвенков, эвенов и юкагиров, параметров внутриэтнической вариабельности, а также недостаточной глубиной филогенетического анализа для всех изученных к настоящему времени популяций.
В представляемой работе для анализа разнообразия генома в популяциях мы использовали несколько молекулярно-генетических систем - митохондриальную ДНК (мтДНК), Y-хромосому и аутосомные Alu-инсерции.
Исключительная информативность первых двух систем обусловлена такими свойствами, как специфичный характер наследования - по материнской и отцовской линиям, отсутствие рекомбинационных процессов и высокая степень полиморфности. Реконструкция филогенетических деревьев мтДНК и Y хромосомы с учетом времени коалесценции и в совокупности с географическими и археологическими данными составляет основу филогеографического подхода, который является наиболее перспективным в популяционных исследованиях в настоящее время (Avise, 2000). В отличие от локусов ядерной ДНК, где эволюционные изменения прослеживаются главным образом по вариабельности частот различных аллелей в популяциях, митохондриальная ДНК и Y-хромосома дают возможность восстановить действительную филогению, т.е.
последовательность возникновения носителей различных гаплотипов в эволюционном ряду. Анализ структуры и распределения линий в различных регионах позволяет определить направленность миграционных потоков, имевших место в прошлом. Для более глубокого понимания происхождения и формирования генофонда отдельных этносов и процессов эволюции генома человека в целом необходимы детальные филогеографические исследования концевых ветвей филогенетических деревьев митохондриальной ДНК и Y хромосомы, что становится возможным с использованием большего количества информативных ДНК маркеров, с развитием новых подходов к анализу данных, и накоплением фактологического материала.
Значительный интерес представляет сравнительный анализ линий в древних и современных популяциях. Молекулярно-генетический анализ костных останков из древних погребений базируется главным образом на исследовании митохондриальной ДНК, что обусловлено ее многокопийностью и, как следствие, значительно большей сохранностью в скелетном материале по сравнению с ядерной ДНК. В большинстве опубликованных работ результаты исследования ДНК популяций неолита и палеолита свидетельствуют о генетической преемственности между древним и современным населением (Oota et al., 1998, 2001b;
Gonzales-Oliver et al., 2001;
Jones, 2003;
Garcia-Bour et al., 2004;
Vernesi et al., 2004;
Adachi et al., 2004;
Ricaut et al., 2004;
Keyser-Tracqui et al., 2006). Исследования ДНК человека из древних погребений Якутии немногочисленны - известны единичные публикации французских исследователей, где представлен анализ мтДНК неолитической шаманки (Ricaut et al., 2005), мужчины из погребения раннего железного века (Amory et al., 2006), 8 останков из якутских погребений XVII и XVIII вв. (Ricaut et al., 2004, 2006).
Изучение геномного разнообразия имеет значение не только для решения вопросов происхождения и генетической истории различных этносов, но также является основой для молекулярной эпидемиологии наследственных и мультифакториальных заболеваний. Каждый регион характеризуется определенным набором наиболее распространенных болезней. Для понимания причин распространенности тех или иных заболеваний в различных регионах, а также для разработки подходов к их ранней ДНК-диагностике и эффективной профилактике первоначально необходимо проведение популяционных исследований по ДНК локусам, определяющим развитие заболевания. Такие разработки особенно актуальны и перспективны в Якутии в связи с особенностями распространения некоторых наследственно-обусловленных болезней в регионе (Ноговицына, 1999;
Назаренко, 2002а, 2002б;
Платонов, 2003;
Тарская, 2004;
Тарская и Ельчинова, 2006;
Сухомясова, 2005;
Галеева, 2006;
Максимова, 2007;
Maksimova et al., 2007).
В связи с вышеизложенным были определены цель и задачи данного исследования.
Цель исследования: охарактеризовать структуру генофонда и генетические взаимоотношения популяций Якутии по данным полиморфизма митохондриальной ДНК, Y-хромосомы и аутосомных ДНК-локусов.
Задачи исследования:
1. определить особенности структуры генофонда коренного населения РС(Я) с помощью трех молекулярно-генетических систем - митохондриальной ДНК, Y хромосомы и аутосомных Alu-инсерций, провести сравнительный анализ с популяциями соседних регионов;
2. определить соотношение западно- и восточноевразийских линий мтДНК и Y-хромосомы в генофонде народов РС(Я);
3. оценить параметры генетического разнообразия и степень генетической дифференциации популяций Якутии по данным полиморфизма мтДНК, Y хромосомы и аутосомных Alu-инсерций;
4. провести филогеографический анализ наиболее распространенных в популяциях РС(Я) гаплогрупп мтДНК и Y хромосомы;
5. охарактеризовать генетические взаимоотношения между изученными популяциями и определить положение генофонда населения Якутии в системе генофондов популяций соседних регионов по данным полиморфизма мтДНК и Y хромосомы;
6. провести анализ мтДНК из древних погребений Якутии;
7. провести анализ полиморфизма локусов, сцепленных с генами наследственных болезней, в популяциях Якутии.
Научная новизна. Впервые проведено исследование структуры генофонда народов Якутии (якуты, эвенки, эвены, юкагиры и долганы) как целостной популяционной системы с использованием оценки генетического разнообразия митохондриальной ДНК, Y-хромосомы, аутосомных Alu-инсерций и высокополиморфного участка (CTG)n-повторов DMPK-гена. На основании данных об изменчивости линий митохондриальной ДНК и Y хромосомы в популяциях Якутии получены детальные характеристики о структуре генофонда коренного населения РС(Я). Определено соотношение западно- и восточноевразийских линий мтДНК и Y хромосомы в генофондах народов Якутии, проведены оценки уровня генетического разнообразия и степени генетической дифференциации популяций региона в целом. Проведен филогеографический анализ мажорных гаплогрупп С и D5а2 митохондриальной ДНК и гаплогруппы N Y хромосомы. Получены новые данные по разнообразию типов митохондриальной ДНК из древних погребений Якутии эпохи средневековья и позднего неолита. Установлено положение генофонда народов Якутии в системе генофондов популяций соседних регионов (Чукотки, Камчатки, Дальнего Востока, Северного Китая, Монголии, Южной и Западной Сибири). Полученные в работе данные существенно дополняют и расширяют представления о путях миграций популяций человека и общей картине заселения Северо-Восточной Евразии.
Научно-практическая значимость. Результаты исследования генетической истории коренных этносов Якутии представляют значительный интерес для специалистов смежных отраслей знания - историков, этнографов, археологов, антропологов и лингвистов и могут использоваться при решении проблем этногенеза коренных народов Якутии. Полученные данные имеют важное значение для понимания причин накопления некоторых наследственных заболеваний в регионе. Данные по генетическому полиморфизму могут иметь существенное значение в области судебной медицины, геногеографии, эпидемиологии наследственных и мультифакториальных заболеваний. Созданные в целях выполнения работы коллекции ДНК популяций РС(Я) могут использоваться в дальнейшем для проведения популяционных, эволюционных и медико-генетических исследований. Материалы работы могут быть использованы в научно образовательном процессе при создании курсов лекций для студентов биологических, медицинских, исторических специальностей, а также для издания научно-популярной литературы и в средствах массовой информации.
Основные положения, выносимые на защиту.
1. Спектр и частоты гаплогрупп мтДНК и Y хромосомы, аллельных вариантов (CTG)n-локуса гена DMPK, частоты 8 аутосомных Alu-инсерций в популяциях Якутии. Характерные особенности структуры генофонда якутов, эвенков, эвенов, юкагиров и долган.
2. Выраженность восточноевразийского компонента, низкое содержание западноевразийских линий мтДНК и Y-хромосомы в генофонде популяций Якутии.
Присутствие палеоевропеоидного компонента в генофонде якутов и эвенков;
3. Тесное генетическое родство между центральными и вилюйскими якутами, большая генетическая близость популяций якутов к эвенкам Якутии и отдаленность якутов от юкагиров по данным полиморфизма мтДНК и Y-хромосомы;
4. Большая выраженность отличий генетических портретов популяций Якутии по линиям Y хромосомы, чем по линиям мтДНК, что определяется в основном эффектом основателя в популяциях якутов и эффектом патрилокальности;
незначительная степень дифференциации между популяциями якутов и эвенков Якутии по полиморфизму мт-ДНК и Alu-инсерционных локусов;
5. Заселение территории Якутии из регионов Южной Сибири, Монголии и Северного Китая;
относительная изолированность от восточных регионов Чукотки и Камчатки по данным полиморфизма мтДНК, начиная по крайней мере с эпохи позднего неолита;
6. Преемственность линий мтДНК в популяции якутов за последние 300 лет;
7. Эффект основателя или наличие в генах, ответственных за наследственные болезни, одной мажорной мутации для наследственных болезней, имеющих редкую частоту возникновения и получивших распространение в популяции якутов.
Апробация работы. Материалы исследования были представлены в виде докладов (устных и стендовых) или тезисами докладов на II и III Международной конференциях «Проблемы вилюйского энцефаломиелита и других th нейродегенеративных заболеваний в Якутии» (Якутск, 2000, 2006), 7 Annual Human Genom Meeting (Shanghai, 2002), республиканских научно-практических конференциях «Актуальные вопросы детской неврологии и педиатрии» (Якутск, 2001), «Достижения и перспективы медицинской науки в Республике Саха (Якутия)» (Якутск, 2001), «Вопросы формирования здоровья и патологии человека на Севере: факты, проблемы и перспективы» (Якутск, 2002), на Всероссийском научно-практическом симпозиуме «Технологии генодиагностики в практическом здравоохранении» в рамках Международной конференции «Геномика, протеомика и биоинформатика для медицины» (Москва, 2002), 13th Сongress of the European anthropological association (Zagreb, Croatia, 2002), Meeting Human Origin and Diseases (Cold Spring Harbor, 2002), 2d International Meeting of genetic of complex diseases and isolated populations (Italy, 2003), Всероссийской научно-практической конференции «Современные достижения клинической генетики» (Москва, 2003), Х Российско Японском Международном симпозиуме медицинского обмена (Якутск, 2003), 9th Annual Human Genom Meeting (Berlin, 2004), V Cъезде Российского общества медицинских генетиков (Уфа, 2005), 10th Annual Human Genom Meeting (Kioto, 2005), Международной конференции «Генетические аспекты патологии человека.
Проблемы сохранения генофонда коренных народов Севера» (Якутск, 2005), 55th Annual Meeting of American Society of Human Genetics (Uta, 2005), межрегиональной научно-практической конференции «Молекулярно-клеточные аспекты патологии человека на Севере» (Якутск, 2007), форуме молодых ученых РС(Я) (Якутск, 2008), научных семинарах ЯНЦ СО РАМН и Эстонского Биоцентра, семинаре «Популяционная и эволюционная генетика» Отдела генетики популяций и природопользования ИОГен РАН (апробация диссертации, 23 мая 2007 г.).
Декларация личного участия автора. В диссертации использованы экспериментальные данные, полученные лично автором: гаплотипирование мтДНК и Y хромосомы осуществлено на базе Эстонского Биоцентра (г.Тарту, Эстония), анализ мтДНК из костных останков проведен в лаб. геобиологии Университета Нагойя (г.Нагойя, Япония) и в Эстонском Биоцентре, анализ полиморфизма (CTG)n локуса DMPK-гена в популяциях РС(Я) и скрининг мутаций в гене гемохроматоза в популяции якутов выполнен в Отделе молекулярной генетики ЯНЦ СО РАМН.
Автор лично участвовал в проведении трех экспедиций в северные улусы, организации Банка ДНК ЯНЦ СО РАМН, внедрении в практику медико генетического консультирования методов ДНК-диагностики 6 наследственных болезней, распространенных в РС(Я). Генотипирование Alu-инсерций проведено сотрудниками Института биохимии и генетики УНЦ РАН (г.Уфа, Россия). Работа выполнена в рамках реализации Республиканской целевой программы «Развитие генодиагностики человека в РС(Я)» согласно Договорам о научно-техническом сотрудничестве между ЯНЦ СО РАМН, ИБГ УНЦ РАН, Эстонским Биоцентром и лаб. геобиологии Университета Нагойи. Суммарно личное участие автора составило ~75%.
Благодарности. Автор бесконечно признателен людям, предоставившим возможность для выполнения данного исследования – своему научному консультанту, члену-корреспонденту АН Республики Башкортостан, заведующей отделом геномики Института биохимии и генетики УНЦ РАН профессору Эльзе Камилевне Хуснутдиновой, президенту АН Эстонии, директору Эстонского Биоцентра профессору Рихарду Виллемсу, директору ЯНЦ СО РАМН профессору Михаилу Иннокентьевичу Томскому, заместителю директора по научной работе ЯНЦ СО РАМН (2002-2007) профессору Валерию Архиповичу Аргунову, директору Департамента по охране генофонда народов РС(Я) (1994-2002) Валентине Ивановне Кириллиной, заведующему лабораторией геобиологии Университета Нагойя профессору Тomowo Ozawa, заместителю директора ФГНЦ «Институт здоровья» РС(Я) профессору Федору Алексеевичу Платонову.
Автор выражает искреннюю благодарность сотрудникам Эстонского Биоцентра Маре Рейдла, Юрию Парик, Эне Метспалу, Сиири Рутси, Марии Адоаян, сотрудникам Института биохимии и генетики УНЦ РАН Ильдусу Альбертовичу Кутуеву, Рите Игоревне Хусаиновой, Вите Леоновне Ахметовой, Марине Александровне Бермишевой, Баязиту Булатовичу Юнусбаеву за методическую помощь и ценные советы при проведении данного исследования, заместителю директора Музея археологии ЯГУ Александру Дмитриевичу Степанову за предоставление костного материала поздненеолитического Кёрдюгенского погребения, ценные замечания и обсуждение результатов работы, археологу Эдуарду Константиновичу Жиркову за предоставление костного материала из якутских погребений.
Автор считает приятным долгом поблагодарить зав. отделом молекулярной генетики (2002-2006) Анну Николаевну Ноговицыну за организационную помощь.
Автор выражает сердечную благодарность сотрудникам отдела молекулярной генетики ЯНЦ СО РАМН и врачам Медико-генетической консультации РБ№1 НЦМ, принимавшим участие в экспедициях, а также всем донорам, давшим согласие на предоставление материала. Отдельную благодарность хотелось бы выразить сотрудникам лаборатории молекулярной генетики, людям, оказавшим дружескую поддержку в течение всего времени выполнения работы.
Публикации. В диссертации обобщены данные 50 работ, включая монографию, 15 статей в отечественных и зарубежных журналах, 34 тезисов в материалах конференций.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 338 страницах машинописного текста, состоит из введения, пяти глав обзора литературы, описания материалов и методов исследования, семи экспериментальных глав, заключения, выводов и библиографического списка использованной литературы. Работа иллюстрирована 35 таблицами, 37 рисунками и дополнена 7 приложениями. Список литературы включает 507 публикаций отечественных и зарубежных авторов.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ Коллекции ДНК для популяционных исследований составлены из материала банка ДНК отдела молекулярной генетики ЯНЦ СО РАМН. В популяционные выборки включались здоровые неродственные индивиды, этническая принадлежность которых учитывалась преимущественно до третьего поколения. Лингвистические и антропологические характеристики исследованных этнических групп, а также численность изученных выборок по мтДНК, Y хромосоме, участку (CTG)n-повторов гена DMPK приведены в табл.1. Анализ Alu инсерций был проведен в смешанной выборке центральных и вилюйских якутов (n=85), и в популяции эвенков Жиганского улуса (n=41). При скрининге мутаций Cys282Tyr и His63Asp гена гемохроматоза (HFE) была использована смешанная выборка центральных и вилюйских якутов (n=84).
Древняя ДНК выделена из костных останков могильников центральной Якутии: трех человек из якутских погребений (Ат-Дабаан, Одьулуун, Дьараама) (XVIII в.) и двух человек из поздненеолитического Кёрдюгенского погребения (II-I тыс. до н.э.). В работе были использованы следующие костные останки: образец № выделен из коренного зуба (М2), №2 – из плечевой кости (Trochlea humeri), №3 – костей предплечья (Radius, Ulna), №4 – коленной чашечки (Patella), №5 – ключичной кости (Сlavicula). Для исследования брали внутреннее содержимое костей (3-5 г), которое разрушали до порошкообразного состояния в металлических ступках, предварительно стерилизованных прокаливанием при 2000C в течение 2 ч.
ДНК экстрагировали из костного порошка с использованием набора GENECLEAN Kit for Ancient DNA (BIO 101, USA).
Таблица 1. Лингвистическая принадлежность, антропологические типы и численность исследованных этнических групп Якутии 1http://www.perepis2002.ru/index.html?id=17 2наши данные + Karafet et al., 2002. n – численность выборок.
№ Популяции Лингвистическая Антропологи Числен Числен n принадлежность ческий тип ность по ность по Мт Y CTG (семья/группа) переписи в переписи в ДНК хромо локус России, Якутии, сома гена 20021 DMPK 1 Центральные Алтайская Центрально 443 852 432 290 164 92 якуты (тюркская) азиатский 2 Вилюйские 111 58 якуты 3 Северные 148 66 якуты 57+ 4 Эвенки Алтайская Байкальский 35 527 18232 122 (тунгусо маньчжурская) 24+ 5 Эвены Алтайская Байкальский 19 071 11657 101 (тунгусо маньчжурская) 11+ 6 Юкагиры Уральская Байкальский 1 509 1 097 22 (юкагирская) 10+ 7 Долганы Алтайская Байкальский 7 261 1 272 26 (тюркская) Гаплотипирование линий мтДНК осуществляли путем секвенирования ГВСI (16024-16390) мтДНК, ПДРФ-анализа и секвенирования 40 диагностических сайтов кодирующей области. Фрагменты контрольного региона мтДНК, содержащие ГВСI и ГВСII, амплифицировали и очищали с применением набора ExoSAP-IT ”Applied Biosystems”. Амплификацию проводили с использованием праймеров, описанных ранее (Cavellier et al., 2000). Нуклеотидные последовательности ГВСI (16024—16390 п.н.) и ГВСII (70-350) мтДНК секвенировали с помощью DYEnamictm ET Terminator Cycle Sequencing Kit (“Amersham Pharmacia Biotech”, Швеция) и анализировали на автоматических секвенаторах Applied Biosystems 377 DNA Sequencer и MegaBACE1000 Sequencer.
Выравнивание и анализ нуклеотидных последовательностей проводили с использованием пакета прикладных программ Seqlab (Genetics Computer Group Wisconsin Package Version 10.0) и ChromasPro, version 1.41. Последовательности ГВСII между позициями 70-350 определяли только для некоторых линий гаплогрупп F2a, M7, M13 и R*. Нуклеотидные замены в позициях 3206, 3816, 7933, 8020, 9181, 10646, 11078, 11944, 12026, 12672, 12705, 12930, 13104 и 15204 ГВСI анализировали путем секвенирования. Для полиморфных участков 633, 3010, 4833, 4958, 5178, 5301, 7028, 7196, 7476, 7853, 7933, 8414, 8994, 9055, 9824, 10034, 10398, 10400, 12308, 12406, 12950, 13101, 13263, 13368, 13708 и 14766 проводили ПДРФ анализ c помощью соответствующих рестриктаз.
Принадлежность к определенным гаплогруппам устанавливали, сравнивая анализируемую нуклеотидную последовательность ГВСI с кембриджской эталонной последовательностью (Andrews et al., 1999) и классифицировали согласно современной номенклатуре западно- и восточноевразийских гаплогрупп мтДНК (Torroni et al., 1992, 1994, 1996;
Richards et al., 1998;
Macaulay et al., 1999;
Schurr et al., 1999;
Finnila et al., 2001;
Herrnstadt et al., 2002;
Kivisild et al., 2002;
Yao et al., 2004;
Kong et al, 2003;
Comas et al., 2004;
Tanaka et al., 2004;
Kong et al. 2006;
Derenko et al., 2007).
Филогенетические сети конструировали в программе Network 4.2.0. (http://www.fluxus-engineering.com) с последовательным использованием алгоритмов reduced median (Bandelt et al., 1995), и median joining (Bandelt et al., 1999). Позициям в ГВСI присваивался различный «вес» (1-4) в зависимости от частоты возникновения мутаций в процессе эволюции (Allard et al., 2002). Время коалесценции () и доверительный интервал вычисляли согласно общепринятым формулам (Forster et al., 1996;
Saillard et al., 2000).
Гаплотипы Y хромосомы идентифицировали путем анализа 24 диалелльных маркеров нерекомбинирующей области. Маркеры М9, TAT, SRY1532, 92R7, M20, M89, P43, P37, M231, M35, M78 тестировали методом ПДРФ-анализа согласно опубликованным протоколам (Raitio et al., 2001;
Zerjal et al., 1997;
Whitfield et al., 1995;
Underhill et al., 1997, 2000, 2001;
Mathias et al., 1994;
Akey et al., 2001;
Karafet et al., 2002). Полиморфные позиции в локусах M48, M52, M70, M130, M170, M173, M175, M201, M217, М253 и M269 анализировали секвенированием соответствующих фрагментов ДНК (Underhill et al., 2000, 2001а;
Cruciani et al., 2002). Маркеры YAP и 12f2 анализировали согласно Hammer and Horai (1995) и Casanova et al. (1985) соответственно. Использовали номенклатуру гаплогрупп Y хромосомы, предложенную Международным консорциумом (YCC, 2002) и последний вариант номенклатуры, предложенный Т.Карафет и соавт. (2008).
6 микросателлитных локусов (DYS19, DYS388, DYS390, DYS391, DYS392, DYS393) анализировали по отдельности путем амплификации и последующего анализа ПЦР-продуктов на секвенаторе MegaBACE1000. Для определения длины фрагмента и числа повторов использовали программу Genetic Profiler 2.2. Время коалесценции N3 (N1C)- и С3с-гаплотипов по вариабельности микросателлитных маркеров определяли согласно L.Zhivotovsky et al., 2004.
При анализе древней ДНК методом гнездовой ПЦР амплифицировали три перекрывающихся фрагмента ГВСI 15986-16149, 16106-16271 и 16209-16401.
Продукты амплификации разделяли электрофорезом в 3%-легкоплавкой агарозе, элюировали из геля фрагменты ДНК соответствующей длины с последующей очисткой и переосаждением в этаноле. Полученные фрагменты ДНК секвенировали с обеих цепей с прямыми и обратными праймерами (Yang et al., 1999). Фрагменты ГВСI мтДНК, результаты секвенирования которых были неоднозначны, клонировали с использованием набора InsT/Aclone PCR Product Cloning Kit, Fermentas. Для каждого фрагмента анализировали несколько бактериальных клонов, содержащих вставку соответствующей длины.
Генотипирование локусов, содержащих Alu-инсерционные полиморфизмы (ACE, APOA1, PV92, TPA25, Ya5NBC27, Ya5NBC102, Ya5NBC148, Ya5NBC182) проводили согласно опубликованным ранее протоколам (Arcot et al. 1996, 1997, 1998;
Stoneking et al. 1997;
Caroll et al., 2001).
Анализ числа CTG-повторов DMPK гена проводили с применением праймеров, описанных ранее (Brook et al., 1992). Генотипирование Cys282Tyr и His63Asp мутаций гена HFE проводилось по соответствующим протоколам (Beutler et al., 1996).
Статистический анализ базировался на частотах линий и гаплогрупп мтДНК и Y-хромосомы. 95%-ные доверительные интервалы для частот гаплогрупп рассчитывали в программе Sampling, любезно предоставленной V.Macaulay и адаптированной М.Мetspalu (Эстонский Биоцентр). Для оценки генетических взаимоотношений между популяциями использовали метод главных компонент, кластерный анализ и определение вероятности совпадения линий между популяциями. Для проведения факторного анализа с применением метода главных компонент использовали программу POPSTR, любезно предоставленную H.Harpending (Эстонский Биоцентр), и пакет прикладных программ Statistica, version 5.5. (StatSoft Inc., USA). Для проведения кластерного анализа были использованы матрицы генетических расстояний Fst (Reynolds et al., 1983), рассчитанные в пакете программ ARLEQUIN, version 3.01. Филогенетические деревья строили по методу связывания ближайших соседей (neighbor-joining) с использованием программы MEGA, version 2.1. Вероятность совпадения линий (m) между популяциями определяли по формуле: m=xiyi, где xi и yi – частоты совпадающей линии i в популяциях X и Y, соответственно.
Расчет показателей генетического разнообразия (h) (Nei, 1987) и анализ молекулярной дисперсии (AMOVA, Excoffier et al., 1992) проводили в пакете программ ARLEQUIN, version 3.01. Значимость Fst оценивали числом пермутаций 10000. Степень генетической дифференциации между изученными популяциями оценивали также с помощью стандартизированной Gst (Gst’), предложенной P.W.Hedrick (Hedrick, 2005), которая позволяет проводить сравнение между локусами с различной степенью генетической вариабельности и скоростью мутирования.
Тестирование соответствия распределения генотипов закону Харди-Вайнберга по Alu-инсерционным локусам, расчет фактической и теоретической гетерозиготности проводили в программе GenePop, version 3.3. Степень генетической дифференциации между популяциями по Alu-инсерционным локусам оценивали с помощью показателя Gst, который рассчитывали по Нею (Nei, 1983).
Анализ потока генов проводили в соответствии с моделью, предложенной Н.Harpending and R.Ward (1982).
Статистический анализ полученных данных по микросателлитным локусам проводили с использованием компьютерных программ Microsat и GenPop (version 3.3). Для оценки генетических расстояний между популяциями использовали меру 2 (Goldstein et al., 1995). Тестирование на соответствие распределения частот генотипов закону Харди-Вайнберга проводили по модифицированному методу цепи Маркова (Guo and Thompson, 1992).
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ 1. Структура и происхождение митохондриального генофонда популяций Якутии 1.1. Особенности структуры митохондриального генофонда популяций Якутии. Филогенетическая сеть гаплотипов митохондриальной ДНК в популяциях Якутии (n=694) показана на рис.1. В суммарной выборке выявлено 126 гаплотипов, относящихся к 17 гаплогруппам. Из них 107 линий (91%) относятся к кластерам A, B, C, D, F, G, M7, M13а, Y, Z, характерным для народов Восточной Евразии, гаплотипов (9%) принадлежат к гаплогруппам H, U, HV1, J, T, W, имеющим широкое распространение в Европе и на Ближнем Востоке. Подавляющее большинство линий мтДНК (82%) в популяциях Якутии относится к азиатскому макрокластеру M (С, D, Z, G, M7, M13а), ограниченное число гаплотипов принадлежит к двум другим базовым евразийским макрогаплогруппам N (4%) и R (14%). Характерной особенностью пула митохондриальной ДНК популяций Якутии в сравнении с другими регионами является преобладание двух гаплогрупп – С и D, широко распространенных в Северной Азии.
Частота гаплогруппы С в Якутии достигает максимальных значений в сравнении с другими регионами мира: она составляет 44% митохондриального пула популяций РС(Я). Линии гаплогруппы С в Якутии за одним исключением относятся к двум основным ветвям - C4 и C5. Спектр линий характеризуется высоким разнообразием. Частота второй мажорной гаплогруппы D варьирует от 14% в популяции юкагиров до 33% в популяции центральных якутов (в среднем 28%).
Линии гаплогруппы D относятся к двум кластерам - D4 и D5. Кластер D представлен в Якутии разнообразным спектром линий – D4a, D4b, D4c, D4h, D4e (D2b), D4i, D4l, D4o2, широко распространенным в более южных популяциях Дальнего Востока и Китая (Kong et al., 2003;
Starikovskaya et al., 2005;
Yao et al., 2002a, 2002b, 2002c, 2004). Кластер D5, характерный в большей степени для популяций Китая (Kivisild et al., 2002;
Yao et al., 2002a, 2002b, 2002c;
Nishimaki et al., 1999;
Tsai et al., 2001;
Qian et al., 2001), представлен в Якутии небольшим количеством линий ветви D5a2 и единственной линией cубкластера D5b1.
Вклад каждой из остальных 15 гаплогрупп в митохондриальный генофонд популяций Якутии составляет, за редким исключением, менее 5%. Присутствие в Якутии гаплогрупп, характерных для более южных регионов, очевидно, связано с древними миграционными процессами в направлении юг-север, имевшими место в прошлом. Гаплогруппа А, широко распространенная в популяциях Восточной Азии, представлена ограниченным количеством линий А4 и А8 в генофонде центральных и вилюйских якутов, эвенков и долган. Гаплогруппа В, характерная для популяций Юго-Восточной Азии, Южной Сибири и Средней Азии, представлена в Якутии единичными линиями субкластеров В4а, B4b1 и B5b2. Гаплогруппа F, также как и В, имеющая южноазиатское происхождение (Ballinger et al., 2002), представлена двумя субкластерами – F1b и F2a. Субкластер F1b наиболее часто встречается в Китае, Южной и Западной Сибири, Средней Азии (Yao et al., 2002a, 2002b, 2002c;
Qian et al., 2001;
Tsai et al., 2001;
Nishimaki et al., 1999;
Derenko et al., 2003;
Straikovskaya et al., 2005;
Comas et al., 1998, 2004;
Quintana-Murci et al., 2004;
Yao et al., 2004), F2a более характерен для популяций Китая (Yao et al., 2002a, 2002b, 2002c;
Qian et al., 2001;
Nishimaki et al., 1999). Гаплогруппа М7, характерная для популяций Китая, Кореи, Японии, Южной Сибири представлена в Якутии единичными линиями M7a, M7b, М7с и M7d. Гаплогруппа Y, регионом возникновения которой считается Дальний Восток (Schurr et al., 1999), в Якутии имеет низкую частоту встречаемости (в среднем 1.4%) в популяциях эвенов, центральных и вилюйских якутов. Гаплогруппа G2a, которая распространилась в другие регионы предположительно из Средней Азии (Comas et al., 2004), имеет более высокие частоты в популяциях якутов.
В то же время, результаты анализа линий мтДНК указывают на то, что поток генов в Якутию с восточных регионов Чукотки и Камчатки был ограничен. В популяциях Якутии не выявлены линии субкластера А2, который является преобладающим компонентом митохондриального генофонда чукчей и эскимосов (68% и 77% соответственно) (Starikovskaya et al., 1998). Гаплогруппа G1b, специфичная для популяций побережья Тихого океана – нивхов, ульчей, негидальцев (Starikovskaya et al., 2005), ороков (Бермишева, 2005), коряков, ительменов и чукчей (Starikovskaya et al., 1998;
Schurr et al.,1999), представлена в митохондриальном пуле популяций Якутии единичными линиями и имеет максимальную частоту в популяции эвенов (8%). Более высокие частоты в северных популяциях Якутии имеет гаплогруппа Z, но Z1-гаплотипы эвенов и юкагиров Якутии не содержат транзиции 11078, характерной для Z1-линий коряков (Schurr et al., 1999). Этот факт указывает на то, что происхождение Z1 в популяциях Якутии не может быть объяснено проникновением этих линий с территории Камчатки и, скорее всего, связано с более южными регионами.
Распределение частот митохондриальных гаплогрупп в популяциях Якутии в целом имеет сходный характер. Своеобразие митохондриальных портретов проявляется в отношении спектра субгаплогрупп и минорных гаплогрупп (рис.2А).
Линии Z1 и G1b больше представлены в популяциях эвенов и юкагиров. Эти гаплогруппы практически отсутствуют в центральной части Якутии – у якутов Лено-Амгинского междуречья и Вилюя. Частота гаплогруппы J у эвенков достоверно выше, чем в других изученных популяциях Якутии за исключением вилюйских якутов. Митохондриальный пул якутов, проживающих в бассейне средней Лены, Амги и Вилюя, отличается достоверно высокой частотой гаплогруппы D5а2. Северные якуты характеризуются более высоким содержанием гаплогрупп B4, Z и М13а.
Уровень генетического разнообразия линий мтДНК в популяциях Якутии ниже, чем в популяциях Средней Азии и Южной Сибири (за исключением сойотов и тофаларов), но выше, чем в популяциях малочисленных этносов Западной Сибири (кроме манси), Дальнего Востока, Чукотки и Камчатки. Из 126 гаплотипов, выявленных в изученной выборке, 63 гаплотипа совпадает между двумя или более ЦЯ ЦЯ 3 ВЯ ЦЯ 335 ВЯ 2 СЯ 7 ЦЯ ВЯ 167 СЯ 1 ЭК ЭК 10 ВЯ 295 12 СЯ 7 ЭК 266 6 ЭН 12 ЦЯ 2 ДЛ 6 ВЯ 5 СЯ 8 ЭК 4 ЭН 25 ЦЯ 93 1 ЮК 15 ВЯ 298 7 СЯ 7 ЭК ЭК 3 ЭН ЦЯ 1ЮК 6 ЦЯ ЦЯ C4a 2ЦЯ 1 СЯ 368 3 ВЯ 2ЮК 2 ЦЯ 1 ЭК 4 СЯ 6 ВЯ 291 8 ЭН 4 ЭК 235 2 ВЯ 3 ЭН 150 1 СЯ 4 ЦЯ ВЯ 3 ЭК СЯ 5 ВЯ 1 ЭН 311 1 СЯ 1 ДЛ 1ВЯ СЯ 2 ВЯ 3 ЭК 2ЭК ЦЯ ЦЯ 5 СЯ ЭН 6 ЦЯ 1 ЭН 311 2ВЯ ДЛ ВЯ 293 365 3 ВЯ ЭН 1 ЦЯ 1 ЭК 3 ЦЯ 298 1 ЭК 5 ЭН EK 2 СЯ 357 ЦЯ СЯ C4b2 2 ЭН 1 ЮК ЮК G2а1a D2b ЦЯ 3 ДЛ ДЛ ЦЯ 3 ЮК C4a 318T ЭК 7 ЦЯ 344 129 СЯ ЦЯ 148 2 ВЯ 2 ЦЯ 129 320 17 СЯ ЦЯ 294 1 ВЯ C4b1a 20 ЭК 259+A 1 ДЛ D5а 7 ЭН 1 ЦЯ 2ЦЯ 3 ЦЯ ЦЯ 7 ЦЯ 1 ВЯ 1 ЮК 1 ВЯ ВЯ 4 ВЯ 1 СЯ 1 ЭК 4 ДЛ 2 ЭК 1 ЭН 2 СЯ C4a 2ЭН G1b 13 ЦЯ 1 ЭН 3 ЭН D4a 2 ВЯ D4b C4b 4 СЯ 189 ЦЯ 4 ЭК 9181 ЭК 2 ДЛ 3СЯ 362 129 5 ЦЯ D4i ВЯ 1 ЦЯ 1 ВЯ 3 ЦЯ 164 1 ВЯ 2 СЯ 2 СЯ 2 СЯ 2 ЭК 4 ЭК C 1 ДЛ ДЛ 129 5 ЭН 169 2ЦЯ ЭН 3 ЭН G2а 294 2 СЯ ВЯ 342 4СЯ 1ЮК D4c СЯ 2 ЭК 232 ЭН 9 ЭН 390 ЮК 319 245 3 ЮК 17 ЭН D4o C ЭН ЦЯ 2 ВЯ D 327 288 11 СЯ C5a 3 ЦЯ 189 291 ЦЯ ЭН 1ЦЯ 2 СЯ 1 ЦЯ 1 ЭК 2ЭН 1 ВЯ 1ЦЯ 2 ЭН 214 4СЯ G 3 ЭК ВЯ 5301 BsmFI+ 1ЭК 174 C 1ЭК D4 2ЭН 2ЭН D4h 2СЯ 189 ЭК 327 8414 SspI+ 274 8 ЭН ЦЯ D4l Z 3 ЮК D 2ЭК Z ЭК 2СЯ 13263 AluI+ ВЯ 2ЭК 4833 HaeII+ СЯ 6 ЭК M 187 ЭН M7a 1 ВЯ 5178 AluI 1 СЯ ЭН 2 ЭН 362 1 ЦЯ 2 ЦЯ 209 145 7196 Eco147I+ 362 10 СЯ 148 3 ДЛ 2 ВЯ M13a 189 4958 NlaIII+ M7c ЮК M7 179 295 152 1 ЦЯ 9824 HinfI+ M7b 7853 HincII M 2 ВЯ 129 ВЯ 1ЭН Y1a 192 297 1ЦЯ 7933 MboI+ ДЛ 4ЭН 10400 AluI+ Y L3 2 ЦЯ 3 ЭК to the root 39 189 СЯ A4 1 ВЯ 2 ДЛ 86 362 2 ЭК A B4b1 10398 DdeI+ 223 ВЯ 2 ЦЯ 3 СЯ 319 136 1 ВЯ W 8994 HaeIII 1ЭН 299 3 СЯ ЦЯ ЦЯ 294 B4a 2 ЮК 261 B4 663 HaeIII+ ВЯ N ВЯ B5b2 B ЦЯ 234 B 111 243 140 1 ВЯ 2 ЦЯ F2a2 2 СЯ 1 ВЯ 189 1 ЭН 92A 291 1 ЮК T F 296 9 bp del 1 ЦЯ 362 13368 BamHI+ R 4 ВЯ 126 12406 HincII 12308 HinfI+ 14766 Tru1I 7 ЭК 13708 MvaI 232A U HV J 129 J2 HV 7476 AluI- 7028 AluI- 270 ЦЯ F1b H U4 3010 Bsh1236I- 3 ЦЯ 2 ВЯ 189 5 ЦЯ 2 ВЯ 1 СЯ J1 4 ВЯ 93 3 СЯ 1 СЯ 3ЭК U5b1b 3 ВЯ 1 ЭК 1 ЦЯ 2 СЯ ЭК 181 2 ВЯ 3 ЭК 13101 MspI+ 4 СЯ 1 ЭН ЦЯ 291 3 ЭК ВЯ СЯ 3010 Bsh1236I- 51 2 ЭН 288 2 ДЛ H1 328A ЭК 390 2ВЯ 51 ДЛ H8a СЯ 2СЯ ЭК 344 ВЯ ЭК ЦЯ Рис.1. Филогенетическое дерево линий мтДНК в популяциях Якутии (n=694) Гаплотипы обозначены кругами, площадь круга пропорциональна частоте гаплотипа, число индивидов указано внутри. Популяции обозначены следующим образом: ЦЯ - центральные якуты, ВЯ – вилюйские якуты, СЯ – северные якуты, ЭК – эвенки, ЭН – эвены, ЮК – юкагиры, ДЛ – долганы.
На связях указаны характерные полиморфизмы ГВСI (-16000) и диагностические сайты кодирующего региона мтДНК.
ДЛ ЮК 60 ДЛ 50 ЭН ЮК 40 ЭН ЭК ЭК 30 ЦЯ ЦЯ 20 ВЯ ВЯ 10 СЯ СЯ F Z G H M HV M 13 а A C D Y U W B T J R* E F I J N N b * (х R1a c O с) R C С А. Б.
C Рис.2. Спектр гаплогрупп в популяциях Якутии А. митохондриальной ДНК Б. Y хромосомы. Гаплогруппы обозначены буквами по оси абсцисс, по оси ординат указаны частоты в %. ЦЯ - центральные якуты, ВЯ – вилюйские якуты, СЯ – северные якуты, ЭК – эвенки, ЭН – эвены, ЮК – юкагиры, ДЛ – долганы.
популяциями. Частоты популяционно-специфичных линий варьируют от 8.7% у северных якутов до 22% у эвенков.
1.2. Западноевразийские линии встречаются в генофонде народов Якутии с низкой частотой - их суммарное содержание в общей выборке составляет ~ 9%.
Содержание западноевразийских линий минимально в митохондриальном генофонде эвенов (1%) и юкагиров (0%). Вклад линий, распространенных в европейских популяциях, выше в мт-генофонде эвенков (15%) и якутов (в среднем 10%) (рис.3А). Спектр западноевразийских гаплотипов характеризуется большим разнообразием в популяциях якутов (H, U, HV1, T, W, J). В популяции эвенков выявлено три западноевразийские гаплогруппы - H, U и J.
Чтобы определить происхождение западноевразийских линий, обнаруженных в популяциях Якутии, мы провели их поиск в популяциях соседних регионов (Южная Сибирь и Монголия, Западная Сибирь) в суммарной выборке из человек, а также в различных популяциях русских (Malyarchuk and Derenko, 2001;
Малярчук, 2002;
Malyarchuk et al., 2004;
Orekhov et al., 1999;
Belyaeva et al., 2003) и других европейских этносов – поляков, латвийцев, башкир, татар, чувашей, мордвы, марийцев, удмуртов и коми (Malyarchuk et al., 2002;
Pliss et al., 2005;
Бермишева, 2002) общей численностью 2657 индивидов. Только 8 из 17 западноевразийских линий популяций Якутии совпадает с линиями русских, 5 – с популяциями Южной Сибири (тувинцами, бурятами, тофаларами), 2 – с популяциями Западной Сибири (манси, кеты, нганасаны).
Анализ совпадающих линий между популяциями показывает, что присутствие европеоидного компонента в генофонде коренного населения РС(Я) может объясняться не только смешением с русскими и другими европейскими этносами. Часть этих линий, очевидно, имеет иное, более древнее происхождение, не связанное с недавней, в масштабах эволюционного времени, миграцией русскоязычного населения в Восточную Сибирь начиная с XVII в. Из исторических данных известно, что численность женщин русской национальности в Якутии в XVII-XVIII в. была крайне низкой (Фишер, 1774). Русское население в Якутии в XVII в. составляли главным образом мужчины, которые женились на местных женщинах. Только с конца XVIII в. началось более массовое переселение в Якутскую губернию семей крестьян-земледельцев и почтовых работников, обслуживающих ямщицкие тракты (Сафронов, 1987). Численность русского населения росла до XX вв. очень медленно: по данным Первой всеобщей переписи российской империи 1897 г. русские Якутской области составляли 30807 человек, или 11.4% от общей численности населения (Романов, 1998).
100 80 60 40 20 0 ДЛ ЮК ЦЯ ЭН ЭК СЯ ВЯ ВЯ ЭК СЯ ЦЯ ДЛ ЭН ЮК А Б.
Рис.3. Соотношение восточно- и западноевразийских гаплогрупп в генофонде популяций Якутии А. по мтДНК Б. по Y хромосоме. ЦЯ - центральные якуты, ВЯ – вилюйские якуты, СЯ – северные якуты, ЭК – эвенки, ЭН – эвены, ЮК – юкагиры, ДЛ – долганы.
Вероятным источником некоторых западноевразийских линий в генофонде популяций Якутии может быть древнее население Южной Сибири. Гаплогруппы H, J и U представляют собой основной европеоидный компонент генофондов народов Южной Сибири и Средней Азии (Derenko et al., 2003;
Starikovskaya et al., 2005;
Comas et al.,1998, 2004;
Quintana-Murci, 2004). Гаплогруппы Н и U4 также характерны для популяций Западной Сибири – кетов, манси, нганасанов (Дербенева, 2002;
Derbeneva et al., 2002;
Малярчук, 2004). Не исключено, что происхождение некоторых из Н и U4 линий в Якутии может быть связано с древним палеоевропеоидным уралоязычным населением Западной Сибири.
1.3. Филогеография мажорных гаплогрупп С и D5а2.
Гаплогруппа С. Гаплогруппа С типична для популяций Сибири, поэтому наиболее вероятным представляется ее возникновение в одном из регионов Северо Востока Евразии. Для гаплогруппы С были оценены частоты, время коалесценции и число линий в различных регионах (Чукотка и Камчатка, Дальний Восток, Китай, Южная Сибирь и Монголия, Западная Сибирь и Средняя Азия) (табл.2).
Общее время коалесценции линий находится в интервале 39500±5300 лет. Высокая частота и разнообразие линий гаплогруппы С, присутствие линий всех основных ветвей (С1, С4а1, С4а2, С4b1а и С5), наибольшее количество специфичных линий характерны для популяций Южной Сибири и Монголии, что позволяет предположить, что именно этот регион является наиболее вероятным местом возникновения HgC, откуда последовала экспансия ее носителей по всей территории Таблица 2. Характеристики гаплогрупп C и D5a2 в регионах. Регионы обозначены следующим образом: ЯК-Якутия, ЧК-Чукотка и Камчатка, ДВ-Дальний Восток, КТ-Китай, ЮС Южная Сибирь и Монголия, ЗС-Западная Сибирь, СА-Средняя Азия. но – время коалесценции не определено.
Кол-во Гаплогруппа, Базовый Общее специфи ческих Частота Время время ГВСI кол-во Регион линий коалесценции гаплотип линий (95% ДИ) коалесенции 38400± ЯК 34 13 43.9 (40.3-47.6) 58800± ЧК 17 13 20.3 (16.3-24.9) C 41700± ДВ 18 5 10.8 (8.5-13.7) 39500±5300 223-298-327 29600± КТ 22 19 3.9 (2.9-5.2) 37400± ЮС 55 35 30.7 (27.9-33.6) 35000± ЗС 12 5 22.9 (17.8-29.0) 43200± СА 22 10 7.3 (5.3-10.0) ЯК 0 0 0 (0-0.5) но но ЧК 0 0 0 (0-1.1) С1a но 223-298-325-327- ДВ 2 1 1.6 (0.9-3.1) 6700±5300 356 но КТ 0 0 0 (0-0.3) но ЮС 1 0 0.2 (0.1-0.7) но ЗС 0 0 0 (0-1.7) но СА 1 1 0.2 (0.1-1.2) ЯК 7 3 12.4 (10.2-15.1) 27300± ЧК 1 0 0.3 (0.1-1.6) но ДВ 4 1 2.2 (1.3-3.8) 18500± C4a1 129-223-298- КТ 3 2 0.5 (0.3-1.2) 24200± 25700± ЮС 18 14 9.0 (7.4-11.0) 25900± ЗС 2 0 1.9 (0.8-4.7) но СА 7 4 2.7 (1.6-4.6) 26400± ЯК 4 2 5.7 (4.2-7.7) 2000± ЧК 0 0 0 (0-1.1) но ДВ 1 0 1.1 (0.5-2.4) но C4a2 171-223-298 КТ 0 0 0 (0-0.3) но 4900±1700 327-344- ЮС 6 4 3.6 (2.6-5.0) 9500± ЗС 3 2 5.1 (2.9-9.0) но СА 1 0 0.2 (0.1-1.2) но ЯК 6 3 10.2 (8.2-12.7) но ЧК 0 0 0 (0-1.1) но D5a2 ДВ 6 2 1.1 (0.5-2.4) но 55700±15500 189-223-266- КТ 19 13 1.9 (1.3-2.9) но ЮС 12 8 1.8 (1.2-2.8) но ЗС 1 0 0.5 (0.1-2.6) но СА 1 0 0.2 (0.1-1.2) но северо-востока Евразии и дальнейшая дивергенция уже в условиях региональной изоляции. Филогенетическое дерево гаплогруппы С показано на рис.4.
ЮС ЮС CA ЮС ЯК ЮС 263 3ЮС 44ЯК 4 ЗС ДВ 2 ЗС ЮС 2ЯК 2ЮС ЯК CA 129 86 5ЮС 295 140 КТ 29ЮС ЯК ЧK 2ЮС 167 20 ЯК 3 ДВ 36 ЯK КТ ЮС 6 ДВ 298 4 КТ ЮС 24 ЮС 29 ЮС 3 ЗС ЮС 5 ЗС ЮС ЮС ЯК 3 CA 1 CA 292A ЮС 2ЮС 172 ЮС КТ 114A КТ ЯК 189 CA КТ 172 КТ C4a2 297 2 ЯК 6 ДВ 171 290 ЮС 3CA 16 ЯK 1 ЮС ДВ 1ЧK ЮС 1 CA КТ 167 ЮС 2 ДВ 1 ДВ 243 2 ДВ 2 ЮС 344 15 ЮС 7 ЯК 261 1 ЮС 1 ЗС 129 5 ЮС 6 ЗС КТ 1 CA 3 CA КТ CA 189 1CA КТ ЯК ЯК 92 8 ДВ C4a1 ЮС 2ЮС 399 CA 93 ЮС 327 365 C1a 249 КТ 324 2Д В 10 ЯK 262iC 355 12 ЮС 2ЯK 325 КТ ЯК 291 КТ 2КТ 2 ЗС 63 ЯK 217 14 ЯK 6 ЧK 4 ЯK 18 ЮС 3 ДВ 294 9 ДВ C4b1a 311 259iA 9ЮС 1 ЗС 1ЯК 7 ЮС 8 КТ 1 CA 1 ДВ 189 54 ЮС 126 2 ЮС 270 6 ЮС 6 ЗС 294 ЮС 4 CA CA 189 189 293 311 3 ЯК 126 5 ЯK ДВ 3 ЮС КТ 126 7 КТ 311 234 ЧK 148 КТ 4 ЗС 318T 288 2 ЧK ЮС 264 25 343 223 5КТ C4b CA ЧK 298 C 129 ЮС C ЮС 288 ЮС ЮС ЮС КТ КТ 390 24ЧK 3 ЧK 6 ЯK 2 CA 93 1 ДВ 2ЯК 25 ЮС CA 14 ЗС 16 ЯК 114A 2 CA 3 ДВ 174 ЗС 4 ЮС ЯК 3 ЮС 164 342 13263 AluI+ ЮС 1 ЯK ЯК 169 261 3 ДВ 25 ЯК 189 1 ЮС to the root 1 CA ЮС 5 ЯK ЯК 2 ЮС 8 ЯK ЧK 3 CA 1 ЧK 6 ДВ ЮС 10 ЮС ЧK 197 1CA 1 ЯK 20 ЧK 266 2 ЧK ЧK 298 ЧK ЧK ЧK Рис.4. Филогенетическая сеть гаплогруппы С. Гаплотипы обозначены кругами, площадь круга пропорциональна частоте гаплотипа, число индивидов указано внутри. На связях указаны характерные полиморфизмы ГВСI (-16000) и время коалесценции субкластеров. Регионы обозначены следующим образом: ЯК-Якутия, ЧК-Чукотка и Камчатка, ДВ-регион р.Амур, КТ Китай, ЮС-Южная Сибирь и Монголия, ЗС-Западная Сибирь, СА-Средняя Азия.
ЮС 259 ЮС ДВ КТ 5ЮС 145 D5a2a 226i 172 ДВ КТ 145 167 КТ КТ ЮС 145 CA 172 187 КТ 3ЮС ЮС ДВ 2КТ D5a2a КТ КТ ДВ ЯK 172 КТ ЮС 186 ЯK 192 274 КТ 111A 6ЯK ЮС 1КТ 58 ЯK 1 ДВ 2 КТ 1 ЮС ЮС КТ КТ 92 3ЯK 2ЯK 299 КТ 1КТ КТ 1 ЗС КТ 51 ДВ ЮС КТ ЮС D5a to the root Рис.5. Филогенетическая сеть линий кластера D5a2. Гаплотипы обозначены кругами, площадь круга пропорциональна частоте гаплотипа, число индивидов указано внутри. На связях указаны характерные полиморфизмы ГВСI (-16000). Регионы обозначены следующим образом:
ЯК - Якутия, ЧК - Чукотка и Камчатка, ДВ - Дальний Восток и Япония, КТ - Китай, ЮС - Южная Сибирь и Монголия, ЗС - Западная Сибирь, СА - Средняя Азия.
По-видимому, Якутия была главным транзитным регионом при миграции носителей гаплогруппы С на Чукотку и Камчатку. Популяции Чукотки и Камчатки характеризуются исключительно высокой частотой специфичных С-линий: три четверти гаплотипов образуют два регионально-специфических кластера, один из которых (С4b2) определяется транзицией в позиции 16124, другой, относящийся к С5а, сочетанием мутаций 16093-16189-16223-16261-16288-16298 (рис.4). Наличие двух специфических субкластеров, имеющих высокую степень дивергенции, указывает на длительную эволюцию популяций данного региона в изолированных условиях. Время коалесценции линий первого субкластера - 5000±2500 и 7900± – для второго. Если принять во внимание минимальное значение эволюционного времени, необходимого для возникновения рассматриваемых кластеров, то можно сделать заключение, что в течение по крайней мере последних 2500-5300 лет поток генов между популяциями Чукотки и Камчатки и популяциями соседних регионов, в том числе Якутии, был крайне ограничен.
В филогенетической сети гаплогруппы C не выявлено кластеров с высоким уровнем дивергенции, которые были бы характерны только для Якутии (в отличие от регионов Чукотки, Южной Сибири и Китая), хотя более трети С-линий популяций РС(Я) являются специфичными. Этот факт указывает на постоянные связи населения Якутии с соседними регионами и соответствует мнению историков и археологов, что вся этническая история Якутии насыщена многочисленными свидетельствами культурных связей с другими народами Сибири, начиная с палеолита и до наших дней (Мочанов, 1993;
Алексеев, 1996a).
Гаплогруппа D5a2. В Якутии широко представлен субкластер D5a2, время коалесценции которого оценено в 55700±15500 лет. Субкластер D5а2, по всей видимости, возник в Китае: высокая частота и разнообразие D5a2-линий наблюдаются в популяциях Китая (табл.2). С территории Китая произошло распространение D5a2-носителей в более северные регионы Южной Сибири, Монголии и Дальнего Востока. На рис.5 показана филогенетическая сеть линий кластера D5a2.
Любопытно отметить, что в популяциях Чукотки и Камчатки обнаружены линии D2а и D4b1, но не D5а2 (Starikovskaya et al., 1998;
Schurr et al., 1999), хотя субкластер D5а2, по всей видимости, имеет древнее происхождение. Скорее всего, проникновение линий D5а2 на территорию Якутии произошло в относительно позднее время и связано с переселением якутов. Подтверждением этому служит достоверно высокая частота линий D5а2 в популяциях якутов в сравнении с другими коренными этносами РС(Я). Линия 16092-16172-16189-16223-16266-16362, получившая необычайно высокое распространение в популяции якутов, также выявлена у 1 даура (Kong et al.,2003), 2 китайцев хань (Tsai et al.,2001;
Yao et al.,2002b) и 1 монгола (Kolman et al., 1996). Гипотеза о том, что именно якуты принесли D5a2-линии в Якутию, подтверждается данными по древней ДНК: линии из 11 индивидов из якутских погребений датируемых XVII-XVIII вв. относятся к D5a2 (Ricaut et al., 2004, 2006;
Федорова, 2008). Таким образом, высокая частота линий D5a2 может рассматриваться как отличительная особенность митохондриального генофонда якутов.
1.4. Генетические взаимоотношения между популяциями Якутии. Для определения генетических взаимоотношений между популяциями были использованы три подхода: метод главных компонент, базирующийся на частотах гаплогрупп в популяциях, оценка количества совпадающих линий и филогенетический анализ, базирующийся на Fst-расстояниях между популяциями (Reynolds et al., 1983).
В пространстве двух главных компонент, описывающих 61% вариабельности гаплогрупп мтДНК, популяции Якутии образуют три кластера: первый включает популяции юкагиров и эвенов, второй – популяции якутов, третий кластер образован эвенками и долганами (рис.6А). По первой компоненте, описывающей 41.7% наблюдаемой вариабельности мт-гаплогрупп, юкагиры и эвены отделены от других популяций вследствие преобладания гаплогрупп Z, G1, B и отсутствия западноевразийских гаплогрупп. Отличия популяций якутов от эвенков и долган по второй компоненте определяются главным образом различным соотношением западноевразийских гаплогрупп (W, HV1, T, U против J, H) и восточноевразийских кластеров (G2, D5 против A) в их митохондриальном генофонде.
Максимальные вероятности совпадения гаплотипов мтДНК выявлены между популяциями центральных и вилюйских якутов, и между эвенами и юкагирами. Высокая степень совпадения гаплотипов наблюдается между всеми популяциями якутов и эвенками, также между эвенками, эвенами и долганами: в большинстве случаев количество совпадающих линий между этими популяциями варьирует от 50% до 66%. Наиболее низкая вероятность совпадения линий мтДНК обнаружена между вилюйскими якутами и юкагирами.
Дендрограмма генетических взимоотношений между популяциями Якутии, построенная по методу связывания ближайших соседей на основе матрицы Fst расстояний демонстрирует отдаленность юкагиров и эвенов от остальных популяций Якутии и близкое генетическое родство центральных и вилюйских якутов (рис.6Б).
В целом, результаты оценки генетических взаимоотношений между популяциями с использованием всех трех подходов свидетельствуют о тесном генетическом родстве между центральными и вилюйскими якутами, а также между юкагирами и эвенами. Максимальные различия выявляются между митохондриальными генофондами вилюйских якутов и юкагиров.
0, СЯ G2 D B W HV R ВЯ MT ЮК Z ЦЯ U 19,4% F Y -0,4 -0,2 0 0,2 0, D4 H ЭН J G C A ЭК ДЛ -0, 41,7% A. Б.
Рис.6. А. РС-карта расположения популяций Якутии, построенная по частотам 18 мт гаплогрупп. Б. Дендрограмма генетических взаимоотношений между популяциями Якутии, построенная по методу связывания ближайших соседей на основе матрицы Fst дистанций. ЦЯ центральные якуты, ВЯ – вилюйские якуты, СЯ – северные якуты, ЭК – эвенки, ЭН – эвены, ЮК – юкагиры, ДЛ – долганы.
1.5. Результаты AMOVA. Когда все семь популяций рассматриваются как одна группа, 98.2% генетической вариабельности линий мтДНК определяются внутри-популяционными различиями и 1.8% межпопуляционными. По частотам мт гаплогрупп степень генетических различий между популяциями имеет еще более низкое значение – 0.9%.
Следует отметить, что степень генетической подразделенности популяций Якутии ниже, чем во всех остальных регионах Сибири (Чукотка и Камчатка – 0.333, Дальний Восток и Северный Китай – 0.182, Южная Сибирь – 0.061, Западная Сибирь – 0.046) (табл.3) и в Средней Азии (2.34%) (Comas et al., 2004), несмотря на значительные географические расстояния между популяциями Якутии.
Низкая степень генетических различий между популяциями Якутии указывает на их общее происхождение и/ или достаточно интенсивный поток генов между ними.
Таблица 3. Генетическая дифференциация популяций различных географических регионов по частотам гаплогрупп мтДНК 1наши данные;
2Starikovskaya et al., 1998;
3Schurr et al., 1999;
4Kong et al., 2003;
5Starikovskaya et al., 2005;
6Bermisheva et al., 2005;
7Derenko et al., 2003;
8Дербенева, 2002;
Derbeneva et al., 2002b;
10Goltsova et al., Регион n Число Fst Популяции популяций 71 якуты центральные1, якуты вилюйские1, Якутия 694 0. северные1, эвенки1, эвены1, якуты юкагиры1, долганы 52 якуты1 (объединенная выборка), эвенки1, 0. эвены1, юкагиры1, долганы 43 чукчи2, эскимосы2, коряки3, ительмены Чукотка и 347 0. Камчатка 94 дауры4, эвенки Китая4, корейцы4, Дальний Восток 522 0. орочоны4, негидальцы5, нивхи5,6, ороки6, и Северный удегейцы5, ульчи Китай 75 алтайцы5,7, тувинцы5,7, буряты5,7, Южная Сибирь 718 0. тофалары5,7, хакасы7, сойоты7, тоджинцы 46 кеты8, нганасаны8, манси9, энцы и ненцы Западная Сибирь 214 0. 1.6. Генетические взаимоотношения между популяциями Якутии и популяциями соседних регионов. Для оценки генетических взаимоотношений между популяциями были использованы три подхода: факторный анализ, определение вероятности совпадения линий между популяциями (m) и кластерный анализ. В пространстве двух главных компонент популяции делятся на три кластера (рис.7). Первый, достаточно компактный кластер образован популяциями Южной и Западной Сибири, в него также входят эвенки Северного Китая и орочоны, во второй вошли популяции Дальнего Востока, коряки и ительмены, третий, достаточно удаленный от первых двух кластер включает чукчей и эскимосов.
Популяции Якутии входят в первый кластер, образованный в основном популяциями Южной и Западной Сибири.
Наибольшая вероятность совпадения линий обнаружена для всех популяций РС(Я) с популяциями Южной Сибири, затем, по мере уменьшения, с популяциями Западной Сибири, Северного Китая и Дальнего Востока и, наконец, Средней Азии, Чукотки и Камчатки.
Кластерный анализ проводили на основе матрицы Fst дистанций (Reynolds et al., 1983). Изученные популяции Якутии входят в один кластер с популяциями Южной Сибири (тувинцами, тофаларами) и западными эвенками, удалены от популяций Дальнего Востока и Северного Китая, Чукотки и Камчатки.
В целом, согласно полученным результатам, по составу линий митохондриальной ДНК популяции Якутии наиболее близки к популяциям Южной Сибири. Из соседних регионов наибольшие различия по мт-линиям у популяций Якутии выявлены с популяциями Чукотки и Камчатки.
0, А ЭСК ЧУК 0, Y 19,6% НИВ G ИТЕ УЛЧ КЦ НЕГ КОР СТ ОР ОЧ 0 ДР КЭ БР N -0,1 ДЛ -0,4 0,2 0, MН M НГ ВЯЦЯ ЭН УД ЭК СЯ AЛ TВ ХK KET ЮК MAН ЭЗTФ НЕН U C -0, 20,9% Рис.7. PC-анализ популяций Якутии и соседних регионов (Чукотка, Камчатка, Дальний Восток и Северный Китай, Южная Сибирь, Западная Сибирь) по вариабельности частот митохондриальных гаплогрупп. Популяции обозначены следующим образом: популяции Чукотки и Камчатки – черными ромбами, ЧУК - чукчи, ЭСК - эскимосы, ИТЕ - ительмены, KOР - коряки;
Дальний Восток и Северный Китай – белыми квадратами, ДР - дауры, OЧ - орочоны, КЭ - эвенки Северного Китая, КЦ - корейцы, НЕГ - негидальцы, УД - удегейцы, УЛЧ - ульчи, НИВ - нивхи, ОР - ороки, НЕГ - негидальцы, Южная Сибирь – белыми треугольниками, АЛ - алтайцы, ХK хакасы, БР - буряты, СТ - сойоты, TВ - тувинцы, TФ - тофалары, МН - монголы;
Западная Сибирь – звездами, KET - кеты, MAН - манси, НЕН - ненцы, НГ - нганасаны, ЭЗ - западные эвенки;
Якутия – черными кругами, ЦЯ - центральные якуты, ВЯ - вилюйские якуты, СЯ северные якуты, ЭК - эвенки, ЭН - эвены, ЮК - юкагиры, ДЛ - долганы. Гаплогруппы указаны серыми ромбами, М включает кластеры М*, М7, М9, М10, М13;
N – кластеры N*, N1, N2 (N1B), N9.
2.Анализ линий древней митохондриальной ДНК в Якутии Исследована митохондриальная ДНК из костных останков могильников Якутии с целью идентификации, типирования и проведения сравнительного анализа с линиями современных популяций. Выявлено 5 различных гаплотипов мтДНК, характерных для популяций Азии (табл.4). Проведен поиск этих типов мтДНК в базе данных с линиями более 40000 человек из современных популяций мира, в том числе 900 из Якутии (наши данные;
Пузырев, 2003;
Pakendorf et al., 2003).
Таблица 4. Гаплотипы древней ДНК № Погребение, датировка ГВС I гаплотип Гаплогруппа 1 Ат-Дабаан, XVIII в. 344-357-223-298-327 С4a 2 Одьулуун, XVIII в. 92-189-223-266-362 D5a 3 Дьараама, XVIII в. 111-140-189-223-243 B5b 4 Кёрдюген, 3-4 тыс. лет назад 39-188-189-223-290-319-356-362 A 5 Кёрдюген, 3-4 тыс лет назад 189-223-278-362 G2/D/E 2.1. Гаплотипы мтДНК якутов XVIII в. Линии субкластера С4а, к которому относится гаплотип образца №1 из Ат-Дабаанского погребения, типичны для популяций Сибири (Derenko et al., 2003;
Starikovskaya et al., 2005;
Derbeneva et al., 2002;
Дербенева, 2002), но редко встречаются в Средней Азии и Китае (Tsai et al., 2001;
Kivisild et al., 2002;
Yao et al., 2002a, 2002b, 2002c, 2004;
Nishimaki et al., 1999;
Comas et al., 1998). Присутствие линии индивида из Ат-Дабаанского погребения 16223-16298-16327-16344-16357 в современных популяциях якутов, тувинцев, тофаларов, алтайцев указывает на древние генетические связи между регионами Южной Сибири и Якутии и соответствует традиционным взглядам о прибайкальском происхождении южных предков якутов.
Линия образца №2 из Одьулуунского относится к субкластеру D5a2, наиболее характерному для митохондриального генофонда якутов. В популяциях центральных и вилюйских якутов частота D5a2 достигает 18%. Следует отметить, что линии D5a2 обнаружены также в 5 образцах древней ДНК из якутских погребений в местности Ат-Дабаан (Ricaut et al., 2004;
2006) центральной Якутии.
Полученные результаты указывают на преемственность гаплотипов образцов №1 и №2 в генофонде якутов за последние 300 лет.
Гаплотип третьего индивида из Дьарааминского погребения характеризуется полиморфизмами 16140-16189-16243, типичными для ветви В5b гаплогруппы В. В изученной нами выборке субкластер B5b представлен единственной линией 16111 16140-16189-16234-16243, найденной у одного якута Хангаласского улуса, отличающейся на две мутации от линии образца №3 древней ДНК. Возможно, что низкая частота B5b-линий в предковой популяции якутов способствовали исчезновению гаплотипа 16111-16140-16189-16223-16243 вследствие эффекта генетического дрейфа, оказывающего сильное влияние на популяции с малой эффективной численностью. Тем не менее, присутствие линий B5b в современной и древней популяциях якутов указывает на их характерность для митохондриального генофонда якутов в течение последних столетий.
2.2. Гаплотипы мтДНК двух человек из Кёрдюгенского погребения эпохи позднего неолита Якутии В Кёрдюгенском погребении эпохи позднего неолита Якутии найдена двойная могила. Линия образца №4 относится к гаплогруппе А4.
Любопытно, что в базе данных эта линия обнаружена только в популяции казахов (Comas et al., 1998). Филогенетически близкий гаплотип, отличающийся на мутацию 16039-16189-16223-16290-16319-16356-16362, выявлен в популяциях центральных и вилюйских якутов, у эвенков РС(Я), Средней Сибири и побережья Охотского моря (Torroni et al., 1993;
Starikovskaya et al., 2005), манси Западной Сибири (Derbeneva et al., 2002), орочонов Дальнего Востока (Kong et al., 2003).
Гаплотип 16189-16223-16278-16362 образца № 5 Кёрдюгенского погребения не может быть типирован однозначно по полиморфизмам в ГВСI. Позиции 16189, 16278, 16362 являются быстро мутирующими сайтами ГВСI и встречаются в различных ветвях филогенетического дерева мтДНК. Гаплотип №5 может быть отнесен к гаплогруппам D, G2а, E, которые характеризуются сочетанием полиморфизмов 16223 и 16362. Такой же гаплотип обнаружен у двух монголов (Kong et al., 2003), одного корейца (Kong et al., 2003) и одного бай (Yao et al., 2002a) и классифицирован как относящийся к субкластеру G2(а). Более вероятным представляется принадлежность гаплотипа №5 к кластерам G2а или D, чем к достаточно редкой гаплогруппе Е. Анализ мтДНК позволяет заключить, что два человека, захороненных в одной могиле, не были родственниками по материнской линии.
Мнения исследователей относительно этнической принадлежности поздненеолитических племен ымыяхтахцев неоднозначны: некоторые связывают их с предками юкагиров (Левин, 1958;
Симченко, 1976), другие считают их прародителями чукчей, эскимосов и коряков (Константинов, 1978;
Диков, 1979). По мнению признанного исследователя ымыяхтахской культуры С.А.Федосеевой, ымыяхтахцы могли участвовать в формировании нескольких современных этносов юкагиров и северо-восточных палеоазиатов (Федосеева, 1980). Это мнение поддерживается А.Н.Алексеевым (Алексеев, 1996a) исходя из того, что в ымыяхтахской культуре выделяются несколько локальных вариантов, за которыми могут стоять различные этнические образования, а также на основе краниологического анализа поздненеолитических останков человека.
В Якутии известно несколько погребений позднего неолита: это могильники Чочур-Муран и Диринг-Юрях на Лене, погребения Родинка, Помазкино и Каменка (на Колыме), Куллаты, Иччилях, Вилюйское шоссе (на Лене), Кёрдюген (Алексеев, 2006;
Окладников, 1955a;
Федосеева, 1980;
Федосеева, 1992;
Гохман и Томтосова, 1992;
Кистенев, 1992;
Кашин, 2001;
Шпакова, 2001;
Дьяконов, 2003). Серия черепов шести человек погребения Диринг-Юрях имела своеобразные морфологические особенности, не характерные для современных монголоидов. Такие особенности были найдены в отдельных группах арктической и центральноазиатской рас. При сравнении диринг-юряхских черепов с краниологическими сериями современных народов Восточной Сибири, наибольшее сходство было обнаружено с якутами (Гохман и Томтосова, 1992).
Отсутствие достаточного количества изученных погребений и антропологических данных эпохи позднего неолита не позволяет однозначно определить генетические связи ымыяхтахского населения Якутии с современными этносами. Из молекулярно-генетических работ до сих пор известна лишь одна публикация F.-X. Ricaut и соавт. (2005), в которой анализировали мтДНК неолитической женщины из Родинкского погребения. Установленный гаплотип 16223-16298-16327 относится к гаплогруппе С. Это женское погребение эпохи позднего неолита обнаружено в Северо-Восточной Якутии на р.Пантелеихе - правом притоке нижней Колымы - в 1980 г. (Кистенев, 1992) и датировано радиоуглеродным методом 3600±60 лет (Ricaut et al., 2005). Гаплотип ГВСI 16223 16298-16327 - наиболее древний для гаплогруппы С, широко распространен в популяциях Якутии, Южной и Западной Сибири, Чукотки и Камчатки, Дальнего Востока, Китая, Средней Азии и Америки. Отсутствие специфичности этого гаплотипа не позволяет связать его с каким-либо конкретным современным этносом.
Гаплотипы Кёрдюгенского погребения, сравнительно-типологическим методом датированного временем позднего неолита Якутии, не найдены в современных популяциях Чукотки и Камчатки у чукчей, эскимосов, коряков и ительменов (Starikovskaya et al., 1998;
Schurr et al., 1999). Полученные результаты не соответствуют выдвинутым ранее гипотезам о генетической связи ымыяхтахцев с современными палеоазиатскими этносами. Результаты нашей работы больше соответствуют антропологическим исследованиям диринг-юряхской серии черепов позднего неолита (Гохман и Томтосова, 1992) и указывают на то, что происхождение ымыяхтахской культуры, возможно, связано с центральноазиатским регионом. Современные популяции Якутии генетически наиболее близки к популяциям Южной Сибири, и отдалены от популяций Чукотки и Камчатки.
Дистанцированность населения Якутии от предков современных палеоазиатов была, по-видимому, характерна и для эпохи позднего неолита.
3. Происхождение и особенности спектра линий Y хромосомы в популяциях Якутии 3.1. Анализ линий Y хромосомы в популяциях Якутии. Филогенетическое дерево линий Y хромосомы, построенное по 26 диагностическим маркерам, представлено на рис.8. Из четырех гаплогрупп, широко распространенных в Сибири (N,C,R,Q) (Karafet et al., 2002), львиную долю пула Y хромосом в популяциях Якутии составляют две гаплогруппы - N (57.5%) и C (30.5%). Гораздо более низкое содержание линий наблюдается в отношении гаплогруппы R (7%). Линии гаплогрупп J, I, F, E3b, O, Q, G выявлены в популяциях Якутии с низкими частотами: их суммарное содержание в пуле Y хромосом составляет всего 5%.
В популяциях якутов выявлено крайне низкое разнообразие линий Y хромосомы, что соответствует опубликованным ранее данным (Zerjal et al., 1997;
Pakendorf et al., 2002;
Степанов, 2002). Частота мажорной гаплогруппы N3 (N1C) составляет от 71% в популяции северных якутов до 93% у вилюйских якутов.
Преобладание ТАТ-С хромосом является характерной чертой для мужского генофонда якутов в целом. Эта особенность резко отличает якутов от других ранее изученных этносов. В популяциях эвенков, эвенов, юкагиров и долган содержание гаплогруппы N3 (N1C) намного ниже. В этих популяциях по частоте доминирует кластер С3 (от 34% у долган до 60% у эвенов) (рис.2Б). Преобладающая часть линий гаплогруппы С3 в популяциях эвенков, эвенов и долган относится к ветви С3с, встречающейся с высокими частотами у народов тунгусо-маньчжурской (эвенки, орочоны, удегейцы, ульчи, негидальцы) (Lell et al., 2002;
Karafet et al., 2002) и монгольской (монголы, урянхаи, захчины) (Wells et al., 2001;
Katoh et al., 2004) групп алтайской языковой семьи, в популяциях казахов (Karafet et al., 2002;
Wells et al., 2001), коряков и ительменов (Lell et al., 2002). С3* линии имеют большую частоту в популяции юкагиров.
6ЦЯ 1ВЯ 3СЯ 5ЭК 2ЭН 2ЦЯ R1b10 ДЛ 2ЮК R1a 1ЭН 11ДЛ C M269 T G SRY1532 A R C 1ЭН Q M 2ЮК ЮК A 3ДЛ CM242T 2ЦЯ P 7СЯ O 5ЭК 2ЭН T M 8ДЛ 92R K C N A M70 C C M214 T A M231 G T P43 C K N A M20 G L C TAT T G M N3 C ЭК H J ЭН A M52 C 0 12f2 F* 79ЦЯ 2ЦЯ 1ВЯ 54ВЯ A M170 C T M201 G ЭК С М253 Т 47СЯ I G T 45ЭК M T P37 C 14ЭН C 4ЭК 2ДЛ 6ЮК I1b 1ЭН 20ДЛ ЭК T M130 C - YAP + ЮК ДЛ ДЛ G M35 C C M217 A C3 E 3b G M48 A C M78 T C3c E 3b Y 1ЦЯ 5СЯ 16ЭК 4ДЛ 4ЮК 6ДЛ 2ВЯ 4СЯ 57ЭК 29ЭН 4ЮК 26ДЛ Рис.8. Филогенетическое дерево линий Y хромосомы в популяциях РС(Я) (n=505) (наши данные;
Karafet et al., 2002). Площадь круга пропорциональна частоте линии, число индивидов указано внутри. Популяции обозначены следующим образом: ЦЯ - центральные якуты, ВЯ – вилюйские якуты, СЯ – северные якуты, ЭК – эвенки, ЭН – эвены, ЮК – юкагиры, ДЛ – долганы.
На связях указаны диагностические локусы и названия гаплогрупп Y хромосомы.
Гаплогруппа R представлена в Якутии двумя ветвями R1a и R1b10 (R1b1b2).
Линии R1a, встречающиеся с максимальными частотами в популяциях Восточной Европы и Средней Азии (Semino et al., 2000a, Rosser et al., 2000) присутствуют в генофонде всех изученных популяций Якутии. Линии R1b10 (R1b1b2), более характерные для Западной Европы и Ближнего Востока (Semino et al., 2000a;
Al Zahery et al., 2003), обнаружены в популяциях центральных якутов, эвенов и долган.
Гаплогруппа N2 (N1B), частота которой достигает максимума в популяциях некоторых уралоязычных этносов Западной Сибири (Karafet et al., 2002), более представлена в северных широтах Якутии - в популяциях северных якутов, эвенков, эвенов и долган.
Кластер Q, имеющий наибольшие частоты в Западной Сибири и на Чукотке, обнаружен в популяциях эвенов и юкагиров (Karafet et al., 2002;
Pakendorf et al., 2006). Другая редкая для Якутии гаплогруппа О, характерная для популяций Юго Восточной Азии, выявлена в пуле Y-хромосом юкагиров и долган.
3.2. Западноевразийские линии Y хромосомы в популяциях РС(Я) На рис.3Б показано процентное соотношение западно- (G, E, I, J, R1) и восточноевразийских (C, Q, O, N) линий Y хромосомы в изученных популяциях.
Гаплогруппа R1 рассматривается нами как западноевразийская условно, принимая во внимание то, что максимальные частоты R1 наблюдаются в восточнославянских популяциях Европы (Semino et al., 2000a, Rosser et al., 2000). Наибольшее содержание западноевразийских линий Y хромосомы обнаружено в популяции долган (26%), наименьшее – у северных и вилюйских якутов (менее 5%).
Гаплогруппы R1a и I встречаются в генофонде всех коренных этносов Якутии, тогда как гаплогруппы G, R1b, J, E3b выявлены в отдельных популяциях. Происхождение линий гаплогрупп I, G, E, типичных для Европы и Ближнего Востока, в генофонде коренных народов Якутии, скорее всего, связано с процессами метисации с русскими и, возможно, другими европейскими этносами, заселившими территорию Якутии начиная с XVII в. Линии гаплогруппы I, присутствующие во всех популяциях Якутии, с высокими частотами обнаружены практически во всех восточноевропейских популяциях, не обнаружены в Западной Сибири (за исключением популяций западных эвенков и ненцев) (Karafet et al., 2002;
Wells et al., 2001), с низкой частотой встречаются в некоторых популяциях Южной Сибири (Derenko et al., 2006). Также очевидно недавнее проникновение линий гаплогрупп E3b и G в генофонд долган, самого молодого этноса Сибири, сложившегося в период летописной истории с XVII по XIX вв. Согласно данным переписей и исторических документов в состав долган вошли линии русских старожилов Сибири (Долгих, 1963). Гаплогруппа E3b не обнаружена в других популяциях Якутии, Южной и Западной Сибири (за исключением тувинцев), но присутствует в небольших количествах во всех восточноевропейских популяциях. Повышенная частота гаплогруппы G характерна для целого ряда популяций Кавказа (Nasidze et al., 2004) и Ближнего Востока (Semino et al., 2000;
Cinnioglu et al., 2004), из восточноевропейских популяций встречается с небольшими частотами у русских и украинцев.
Что касается гаплогрупп R1а и J, выявленных в изученных популяциях, то не исключается более древнее происхождение части этих линий из южных регионов Алтае-Саянского нагорья: эти гаплогруппы широко распространены в популяциях Южной Сибири и Монголии (Karafet et al., 2002;
Katoh et al., 2004;
Derenko et al., 2006).
3.3. Разнообразие микросателлитных гаплотипов Y хромосомы в популяциях Якутии. Компаундные гаплотипы Y хромосомы были определены по шести микросателлитным STR-маркерам (DYS19, DYS388, DYS390, DYS391, DYS392, DYS393) у 317 индивидов. Медианные сети N3 (N1C)- и С3-гаплотипов изученных популяций представлены на рис.9.
3 CЯ 393 1 ЦЯ 3 ВЯ ВЯ 1 СЯ 1 ДЛ 14-12-23-11-16- 63 ЦЯ 42 ВЯ 32 СЯ 2 ЭК 19 ЭК 5 ЭН 4 ДЛ 391 1ЦЯ 2СЯ 2ВЯ 9ЭК 388 391 2СЯ 388 1ЭН СЯ ВЯ 19 1 ЦЯ 391 19 3ЮК 2 ЦЯ 1 ВЯ 11 ЦЯ 1 СЯ 5 СЯ 393 3 ЭК 4 ВЯ 1ЭК 2 СЯ 1ЭН 4 ЭК 392 1 ЭН 19 ЭН 2ЭК 1СЯ ЭН ЭК 1 ВЯ 1 СЯ 3 ЮК 391 4СЯ 3ЭК 1ЭК СЯ ЭК 8ЭН ЭК ЭН 1ЮК ЭН ЦЯ А. Б.
Рис.9. Филогенетическая сеть микросателлитных гаплотипов гаплогрупп N3 (N1C) (А) и С3 (Б) в популяциях РС(Я). Площадь круга пропорциональна частоте линии, число индивидов указано внутри. В базовом гаплотипе гаплогруппы N3 (N1C) указано число повторов шести микросателлитных маркеров Y хромосомы - DYS19, DYS388, DYS390, DYS391, DYS392, DYS (14-12-23-11-16-14). Звездочкой указана точка midpoint-rooting в гаплогруппе С. На связях указаны мутации микросателлитных локусов. ЦЯ - центральные якуты, ВЯ – вилюйские якуты, СЯ – северные якуты, ЭК – эвенки, ЭН – эвены, ЮК – юкагиры, ДЛ – долганы.
Звездообразная структура филогенетической сети с высокой частотой центрального гаплотипа 14-12-23-11-16-14 во всех популяциях якутов указывает на ярко выраженный эффект основателя, характерный для этноса в целом, что полностью согласуется с ранее опубликованными данными (Zerjal et al., 1997;
Пузырев, 2003;
Pakendorf et al., 2002, 2006). Время коалесценции N3 (N1C) гаплотипов, рассчитанное для центральных, вилюйских и северных якутов, а также в целом для всех трех популяций равно 1600±1070, 1600±820, 3210±1150 и 1960±950 лет, соответственно. Спектр N3 (N1C) линий более разнообразен у северных якутов в сравнении с двумя другими этногеографическими группами и соответственно выше значение времени коалесценции. Более высокий уровень разнообразия линий может возникать в результате более длительного эволюционного развития в изолированных условиях, но в данном случае, на наш взгляд, наиболее вероятным объяснением этому может быть смешанное происхождение северных якутов, вобравших N3 (N1C)-линии соседних этносов – эвенков, эвенов и юкагиров. Из 16 выявленных N3 (N1C)-гаплотипов с линиями якутов пересекаются 5 линий эвенков, эвенов и юкагиров. При сравнении этих линий с N3 (N1C)-гаплотипами различных популяций (Rootsi et al., 2006) было установлено, что две из них филогенетически более близки к гаплотипам чукчей и эскимосов. Если исключить эти гаплотипы как, вероятно, имеющие другое происхождение, из расчетов, то значения времени коалесценции понижаются: для вилюйских якутов 1160±430 лет, для северных якутов 2150±680 лет и для всех трех популяций якутов 1540±580 лет.
В изученной нами выборке только у 2-х эвенков обнаружены N3 (N1C) гаплотипы, отличные от линий якутов. Вероятно, происхождение большинства N (N1C)-линий в мужском генофонде эвенков РС(Я) может объясняться смешением с якутами. Косвенным подтверждением этому служит то, что в других этногеографических группах эвенков обнаружены низкие частоты N3 (N1C) гаплогруппы: в китайской популяции - 0 (Karafet et al., 2002), западной – от (Pakendorf et al., 2006;
Karafet et al., 2002) до 16% (Деренко, 2006).
C3c-гаплотипы представлены более широким спектром и имеют достоверно более высокие частоты в генофондах тунгусоязычных этносов Якутии - эвенков и эвенов.