авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:     | 1 ||

Изменчивость генофонда в пространстве и времени: синтез данных о геногеографии митохондриальной днк и y-хромосомы

-- [ Страница 2 ] --

Пунктирная часть каждой линии указывает доверительный интервал возраста кластера. Для каждого кластера указано его обозначение (например, G2a1a-P18-, структура которого приведена на рис. 11А). На нижнюю часть древа цветными линиями нанесены SNP-гаплогруппы, характерные для групп народов. Во избежание перекрывания с линиями кластеров линии гаплогрупп кончаются 3300 лет назад.

АТЛАСЫ ИЗМЕНЧИВОСТИ Y-ХРОМОСОМЫ и мтДНК В ЕВРАЗИИ 5.

В филогеографических исследованиях карты распространения гаплогрупп являются обязательным инструментом (Cruciani et al., 2007, 2010;

Semino et al., 2004;

Myres et al., 2010;

Rootsi et al., 2007;

Tofanelli et al., 2009;

Underhill et al., 2010). Но, несмотря на такое признание значимости отдельной карты, отсутствуют систематические собрания карт картографические атласы. Этот пробел объясняется отсутствием систематизированных глобальных баз данных. Единственная известная нам успешная попытка картографирования широкого спектра гаплогрупп была осуществлена в работе (Степанов, 2001). Но за десятилетие, прошедшее со времени этой работы, накоплен огромный массив новых данных, открыты новые гаплогруппы. Что же касается митохондриальной ДНК, то картографические атласы отсутствуют. В связи с большой научной значимостью такого подхода автором предпринято масштабное картографическое исследование: созданы Атлас изменчивости Y хромосомы и Атлас изменчивости митохондриальной ДНК. Атласы основываются на созданных базах данных (Y-base и MURKA). Каждый атлас состоит из карт частот гаплогрупп, суммарных карт (карты суммарной частоты западно-евразийских, центральноазиатских и других типов гаплогрупп) и карт генетических границ.

АТЛАС ИЗМЕНЧИВОСТИ Y-ХРОМОСОМЫ. Созданный Атлас включает карты распространения 79 гаплогрупп. Они были отобраны следующим образом. Из гаплогрупп, присутствующих в последней версии филогенетического Y-древа (www.isogg.org), для 243 гаплогрупп в научной литературе имеются данные об их частотах в популяциях мира. Из них были отобраны все гаплогруппы, обнаруженные на территории евразийского континента (включая острова) с частотой выше 1% хотя бы в одной-двух популяциях (далее курсивом выделены те дочерние субгаплогруппы, суммарное распространение которых не полностью составляет ареал «родительской» гаплогруппы, выделенной полужирным шрифтом): A3b2-M127, B2-M182, C1-M105, C2-M38, C3-M217, C3c-M48, C5-M356, D1-M15, D2-12f2.2, D3a-P47, E1b1a1-DYS271, E1b1b1a1a-V12, E1b1b1a1b-L142.1, E1b1b1a1c-V22, E1b1b1a1d-V65, E1b1b1b1-M81, E1b1b1c-M123, E2-M75, F2-M427, G1-M285, G2a1-P16, G2a2-M286, G2a3a-M406, G2a3b1-P303, G2c-L183, H1-M52, H2-Apt, I1-L118, I2a-P37.2, I2b-L35, J1-L255, J1b-M365.1, J1c3-P58, J2-L228, J2a-L152, J2a3a-M322, J2a3b-M67, J2a3e-M339, J2a3h-L207.1, J2b-L282, L-M11, L1a-M27, L1b-M317, L1c-M357, M1a-P34, N1a-M128, N1b-P43, N1c-M46, O1-MSY2.2, O1a1-M307.1, O1a2-M103, O2a-PK4, O2b-022454, O3-M122, O3a1c-002611, O3a2b-M7, O3a2c-P164, Q-M242, Q1a1 M120, Q1a2-M143, Q1a3-L528, Q1b-L275, R1a1-L120, R1a1a1e-PK5, R1a1a1f-M434, R1a1a1g M458, R1b-L10, R1b1a1-M478, R1b1a2-L265, R1b1a2a1a1a-M405, R1b1a2a1a1a1-M467, R1b1a2a1a1b-P312, R1b1a2a1a1b2a-M153, R1b1a2a1a1b2b1-M167, R1b1a2a1a1b4b-M222, R1b1c-V88, R2a-L266, S-M230, T-L206. При анализе генетических границ учитывались только «родительские» гаплогруппы. Карта генетических границ представляет собой карту межпопуляционного разнообразия GST, построенную по технологии плывущего окна (Балановская, Нурбаев, 1995) с размером окна 1000х1000 км. Максимальное разнообразие ожидается в зонах резкого перепада частот сразу нескольких гаплогрупп, то есть на границах между контрастными генофондами.

В качестве примера на рис. 13 приведена одна из 79 карт атласа – распространение гаплогруппы G1-M285. Обнаруживается ее приуроченность к центральным областям Евразии: максимальные частоты в северном Казахстане, повышенные частоты на Иранском нагорье и узкий коридор низких частот в Средней Азии, соединяющий эти области:

необычный паттерн, явно несущий следы исторических событий (а не «диффузии» гаплогруппы из места ее возникновения). Возможно, G1-M285 была характерна для носителей иранской группы языков, ранее доминировавшей как в горных (Иран, Таджикистан), так и в степных областях Евразии.

Карта генетических границ (рис. 14) выявляет основную зону разлома евразийского генофонда, которая проходит не по Уралу, служащему географической границей между Европой и Азией, а протянулась наискосок через весь континент. Она состоит из нескольких отрезков: кавказского, южно-уральского, северо-казахстанского и среднесибирского (вдоль Енисея). В районе Алтая к ней примыкает с юга другая генетическая граница, отделяющая Среднюю Азию от населения западных районов Китая. Третья генетическая граница совпадает с восточным участком Гималаев. Четвертая (последняя из основных границ, выявленных на территории Евразии) является «морской», разделяя генофонды приамурских народов и японцев. Таким образом, зоны наибольшей изменчивости на стыках контрастных генофондов связаны как с географическими барьерами (горные хребты, морские проливы), так и с историческими контактными зонами (степная полоса Евразии).

АТЛАС ИЗМЕНЧИВОСТИ МИТОХОНДРИАЛЬНОЙ ДНК. Атлас состоит из карт гаплогрупп: A11, A2, A4, A5, A8, B4_16261, B4b1, B4c1b, B4c2, B4g, B5a, B5b, B6, C4a1a, C4a2, C4b3, C5, D, D4b1, D4e1D2, D4o, D5, E, F1a1, F1a4, F1b, F2a, F3a, F3b, G, HV, H, I, J, K, L1b, L2a, M1, M7a, M7b, M7c, M8a, M9a''b, M10, M12a''b, M13, M20, M21, M32, M33, M71, M74, N1a, N1b, N9a, Q, R0a, R2, R22, R5, R6, R9b, R9c, T1, T2, U1, U2a, U2b, U2c, U2e, U3, U4, U5, U5a, U5b, U6, U7, V, W, X, Y, Z. Этот перечень включает гаплогруппы, средние частоты которых в изученных евразийских популяциях превышают 0,1%.

Не останавливаясь на картах отдельных гаплогрупп, перейдем к их типологии.

Выделение восточно-евразийских и западно-евразийских гаплогрупп давно стало традиционным, но отнесение конкретной гаплогруппы к тому или другому типу оставляется на усмотрение исследователей, между взглядами которых имеются определенные расхождения. Поэтому автором разработан метод объективной классификации гаплогрупп на их географические континуумы. На первом этапе частоты гаплогрупп в популяциях анализируются методом главных компонент, но на график выводятся не наблюдения (популяции), а переменные (гаплогруппы). Проявившееся на графике объективное объединение гаплогрупп в кластеры (континуумы) означает их скоррелированность друг с другом и следование общему географическому паттерну. Поэтому на втором этапе строятся карты суммарной частоты гаплогрупп, попавших в один континуум, и по его географической приуроченности дается название.

Применение этого подхода к митохондриальному генофонду Евразии показано на рис.

15 и 16. На графике выделились три объективных континуума (рис. 15). Из них континуум и континуум 2 соответствуют западно-евразийским и восточно-евразийским гаплогруппам.

Но новый обнаруженный континуум 3 обладает особым географическим паттерном (рис. 16).

Его можно назвать «южно-китайским», поскольку его максимальные частоты сосредоточены вокруг Южно-Китайского моря (в Индокитае, Южном Китае, Индонезии, Филиппинах).

Рис. 13. Карта распространения гаплогруппы G1-M285 Y-хромосомы в Евразии.

Рис. 14. Структура генофонда Евразии: локализация генетических границ.

( о б о б ш е н н а я к а р т а м е ж п о п ул я ц и о н н о й и з м е н ч и в о с т и 7 9 г а п л о г р у п п Y -х р о м о с о м ы ) На рисунке представлен результат анализа главных компонент изменчивости частот гаплогрупп мтДНК в популяциях Евразии. В отличие от обычного для популяционных исследований применения главных компонент, на график выведены не наблюдения (популяции), а переменные (гаплогруппы).

Кружками показаны все 82 анализируемые гаплогруппы, а пунктирные линии соединяют их с началом координат.

Четко выделились три континуума (типа) гаплогрупп.

Жирные дуги показывают интервал значений двух первых главных компонент, принадлежащий каждому континууму.

Рис. 15. Объективная географическая классификация гаплогрупп мтДНК.

Рис. 16. Карта суммарной частоты гаплогрупп мтДНК «южно-китайского» континуума Евразии ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ГЕНОФОНДОВ ЕВРОПЫ и АЗИИ. Из исторических источников хорошо известны мощные миграции из Азии, включая скифов в VII веке до н.э., гуннов в IV веке н.э. и монголов в XIII веке н.э. Эти три волны (с интервалом в тысячелетие) и множество менее известных миграций могли приносить в Европу «азиатские» гены по степной полосе, причем описаны генетические особенности по крайней мере последней волны (Zerjal et al., 2003;

Захаров, 2003, 2010;

Деренко и др., 2007). Для выявления генетических следов этих миграций с использованием БД Y-base и собственных данных (табл. 1) автором картографировано распространение гаплогрупп Y-хромосомы в степной полосе Евразии (www.genofond.ru;

Балаганская и др., 2011).

Карты выявляют ряд восточно-евразийских гаплогрупп (С3с, С(хС3с), D2, O), распространявшихся по степной полосе. Карта их суммарной частоты (рис. 17) показывает абсолютное преобладание в Центральной Азии и сниженную частоту в Казахстане и Средней Азии. Частоты невелики в горах Алтая и Тянь-Шаня, но повышены в степях между ними, формируя необычную «перетяжку» ареала этих гаплогрупп. Такой паттерн изменчивости указывает, что центрально-азиатское население распространялось на запад по степям через исторически известный проход («Джунгарские ворота»). Эта азиатская волна стихает на равнинах Западного Казахстана и Зауралья, так что в Европе центрально азиатские гаплогруппы почти отсутствуют. Единственное пятно их высоких частот в Европе (рис. 17) - калмыки, мигрировавшие из Центральной Азии исторически недавно. Можно сделать вывод, что монгольские и другие миграции из Центральной Азии не привели к значительным изменениям генофонда Европы. Этот вывод подтверждается и анализом мтДНК (Балановская, Балановский, 2007). Так, суммарная доля восточно-евразийских гаплогрупп мтДНК у восточных славян не достигает даже двух процентов (табл. 2).

Совсем другой паттерн характерен для гаплогрупп N1c, N1b и Q, которые мы предлагаем называть северо-евразийскими. Их суммарная частота велика и в Сибири, и в Восточной Европе, но приурочены они не к степной, а к лесной полосе.

Карта западно-евразийской гаплогруппы R1a показывает ее доминирование в Восточной Европе и высокие частоты также в горах Алтая и Тянь-Шаня (где снижены частоты восточно-евразийских гаплогрупп). Такая «альтернативность» гаплогруппы R1a и восточно-евразийских гаплогрупп создает необычный кольцевой ареал R1a.

Филогенетическая сеть изменчивости этой гаплогруппы (рис. 11Б) подтверждает существование древних кластеров STR-гаплотипов R1a в южносибирских популяциях.

Можно предполагать, что первоначально R1a была распространена по степной полосе вплоть до Монголии. Эта зона согласуется с ареалом скифо-сарматских групп.

Рис. 17. Карта суммарной частоты восточно-евразийских гаплогрупп Y-хромосомы.

Суммированы частоты гаплогрупп C, D, O, Q, наиболее частых в популяциях Центральной Азии. Надписи показывают положение горных хребтов Алтая и Тянь-Шаня. Стрелкой отмечено предполагаемое направление миграции через «Джунгарские ворота».

Более того, гаплогруппа R1a найдена в древней ДНК из родственной скифам курганной культуры (Keyzer et al., 2009). Позднее (с начала 1 тыс. н.э.) экспансия тюркских народов распространила монголоидные черты (Исмагулов, 1982) и восточно-евразийские гаплогруппы по степной полосе, тогда как в горах сохранился предшествующий генофонд, маркируемый гаплогруппой R1a.

6. ФОРМИРОВАНИЕ ГЕНОФОНДА ПО ДАННЫМ О ДРЕВНЕЙ ДНК Целью изучения генофондов является не только описание современной генетической структуры, но и реконструкция путей и механизмов ее формирования, то есть прослеживание изменчивости генофонда не только в географическом пространстве, но и во времени. Поэтому столь важны данные по древней ДНК – они предоставляют прямые данные о генофонде прошлых эпох, свободные от допущений, которые неизбежно сопутствуют реконструкции прошлых этапов истории генофонда по его современной структуре. Лишь количественные (объемы выборок) и качественные (проблема контаминации) ограничения в работе с древней ДНК мешают этому направлению произвести революцию в популяционной генетике человека (Paabo et al., 1989;

Handt et al., 1996;

Cooper et al., 2000, 2001;

Noonan et al., 2006;

Brotherton et al., 2007;

Григоренко и др., 2009;

Burbano et al., 2010).

В данном исследовании изучена древняя ДНК пяти популяций (табл. 3), покрывающих временной интервал в 7 тысяч лет (от мезолита до Нового времени) и представляющих различные регионы Европы (северо-восток, юго-восток, центр, север). Проблема контаминации решалась сотрудничеством с общепризнанной лабораторией древней ДНК (Australian center for ancient DNA), возглавляемой проф. Alan Cooper (Австралия), с независимым подтверждением результатов в лаборатории Johannes Gutenberg University, возглавляемой проф. Kurt Alt (Германия). Анализ полученных результатов по древней ДНК проведен в сравнении с созданной автором базой данных по современному населению (табл.

4), репрезентативность и обширность которой позволила отчасти компенсировать ограниченный объем «древних» выборок.

МЕЗОЛИТ СЕВЕРНОЙ ЕВРОПЫ. Южный Олений остров (7500 лет назад, табл. 3) является опорным памятником мезолита северной Европы. Обнаруженный спектр гаплогрупп мтДНК (самые частые U4 и C, присутствуют также U2e, U5a, J, H) позволяет сделать два вывода. Первый касается сходства с другими мезолитическими популяциями Европы (Bramanti et al., 2009), в особенности по преобладанию гаплогруппы U. Во-вторых, выявленный баланс западно-евразийских и восточно-евразийских гаплогрупп характерен для современных популяций Западной Сибири и отчасти Урала. На графике главных компонент также четко выделились европейский, ближневосточный, уральский и сибирский кластеры, причем оленеостровцы примыкают к уральскому. Карта генетических расстояний (рис. 18) тоже указывает, что современное население Урала и особенно Западной Сибири наиболее сходно с мезолитическим населением Северо-Восточной Европы. Учитывая многолетнюю антропологическую дискуссию о частичной монголоидности оленеостровцев, можно заключить, что в мезолите миграции между Европой, Уралом и прилежащими районами Сибири были намного интенсивнее, чем в последующие эпохи. Вероятно, население востока Европы, Урала, Западной Сибири представляло единый континуум, что согласуется с зоной распространения уральских языков и отчасти с теорией «уральской расы» (Бунак, 1980;

Моисеев, 1999;

Перевозчиков, 2003).

Рис. 18. Карта генетических расстояний от мезолитической популяции Южного Оленьего Острова до современного генофонда.

Звездочкой отмечено положение изученной древней популяции, а стрелкой – зона наибольшего сходства в современном генофонде.

НЕОЛИТ ЦЕНТРАЛЬНОЙ ЕВРОПЫ. Примерно в то же время, когда на северо-востоке Европы существовал этот мезолитический памятник, Центральная Европа уже была охвачена процессом неолитизации: возникла первая обширная земледельческая культура Европы - линейно-ленточной керамики (табл. 3). Предыдущее исследование древней ДНК носителей этой культуры (Haak at el., 2005) показало их резкое отличие от современного генофонда Европы (преобладание гаплогруппы N1a). Эта работа ответила на вопрос “что произошло с генофондом первых земледельцев после их появления в Европе?” (растворение в автохтонном генофонде). Чтобы ответить на следующий вопрос “откуда появились первые земледельцы?”, в нашем исследовании (Haak, Balanovsky, et al., 2010) проведен анализ дополнительных 22 образцов древней ДНК (табл. 3) и сопоставление с большим массивом современных популяций из нашей базы данных.

При анализе на уровне гаплогрупп были рассчитаны и картографированы генетические расстояния от популяции европейского неолита до современных популяций. Карта (рис. 19) демонстрирует, что наименьшие расстояния локализуются в северной части Ближнего Востока (северная Месопотамия, Закавказье, восточная Анатолия). Анализ на уровне гаплотипов также обнаружил наибольший процент совпадений в ближневосточных, а не в современных европейских популяциях. Хотя генофонд Ближнего Востока мог с неолита несколько измениться, все имеющиеся данные указывают, что именно эта зона была наиболее вероятным источником миграции для населения культуры линейно-ленточной керамики.

Этот результат имеет прямое отношение к многолетней дискуссии о происхождении генофонда Европы. Теория демической диффузии (Ammerman, Cavalli-Sforza, 1984) предполагает неолитическую волну заселения, заменившую палеолитический генофонд.

Теория культурной диффузии, поддержанная данными по современной мтДНК (Richards et al., 2000), предполагает заимствование навыков земледелия без миграций земледельцев и сохранение палеолитического генофонда. Наши новые данные указывают на промежуточную схему: неолитическая миграция с Ближнего Востока имела место, но мигрантов было не столь много, чтобы кардинально изменить европейский генофонд.

Рис. 19. Карта генетических расстояний от неолитической популяции Центральной Европы до 118 современных популяций Европы и Азии.

Звездочкой отмечено положение изученной древней популяции, а стрелкой – зона наибольшего сходства в современном генофонде.

ЭПОХА РАННЕГО МЕТАЛЛА СЕВЕРНОЙ ЕВРОПЫ. Значительно более поздняя (Большой Олений Остров, 3500 лет назад, табл. 3) популяция севера Европы так же, как и мезолитический Южный Олений остров, несет в своем генофонде свидетельства сибирского влияния: выявлены гаплогруппы мтДНК - C, U5a, D, Z, U4, T. Однако, в отличие от мезолита (7500 лет назад), в этом более позднем населении Европы восточно-евразийские гаплогруппы преобладают. Вероятным источником миграции (согласно картам генетических расстояний до современных популяций) была уже не Западная, а Средняя Сибирь.

Территорию, населенную 3500 лет назад этой древней популяцией, сейчас занимают саамы. Но их спектр гаплогрупп полностью отличен. Стабильность генофонда саамов и их отличие от древней «большеостровской» популяции подтверждены данными по саамским образцам XVIII века (табл. 3). Можно заключить, что популяция эпохи раннего металла (Большого Оленьего острова) сформировалась в результате миграции из Сибири (вероятно, вдоль арктического побережья по тундровой зоне), но в дальнейшем исчезла, не оказав влияния на современный генофонд этой территории (Балановский и др., 2008).

СКИФЫ ЕВРОПЫ. Античное время (около 2500 лет назад) представлено в нашем исследовании данными по европейским скифам (табл. 3). Обнаруженный спектр гаплогрупп мтДНК (в порядке убывания T, U5a, H, I, D, A, C, F, U2e, U7) свидетельствует о большом генетическом разнообразии и о преобладании западно-евразийских гаплогрупп. Другие авторы (Lalueza-Fox et al., 2003) обнаружили сходный генофонд у родственных скифам культур на территории Казахстана. Это указывает, что в скифскую эпоху «западно евразийский» митохондриальный генофонд распространялся много дальше на восток, чем сейчас.

МОДЕЛЬ ЭТАПОВ ФОРМИРОВАНИЯ ГЕНОФОНДА ЕВРОПЫ. Анализ основных черт генофонда Европы на основе собственных и литературных данных по древней ДНК позволяет предложить следующую модель этапов его формирования.

А) Верхнепалеолитический этап состоял в первоначальном заселении с Ближнего Востока (около 40 тыс. лет назад) и затем в сосредоточении населения в южных рефугиумах в период максимального оледенения (26-18 тыс. лет назад).

Б) В мезолите популяции, снова распространившиеся на освободившиеся из-под ледника территории, характеризовались преобладанием гаплогруппы U мтДНК. Северо восточная часть Европы в это время (7,5 тыс. лет назад) была генетически сходна с близлежащими частями Урала и Сибири, население которых также мигрировало вслед за отступавшим скандинавским ледниковым щитом (гаплогруппы C и U4).

В) Начиная с 7 тыс. лет назад по Европе начинают расселяться земледельческие неолитические культуры, мигрировавшие с Ближнего Востока через Балканы и характеризовавшиеся гаплогруппой N1a мтДНК. Затем их генофонд растворился в массе автохтонного населения, а навыки земледелия стали передаваться уже путем культурных заимствований. После этого (отчасти благодаря миграциям с Ближнего Востока), митохондриальный генофонд Европы претерпел существенные изменения: частоты гаплогрупп мтДНК J, T и особенно H резко выросли за счет повсеместного уменьшения частоты гаплогруппы U и исчезновения гаплогруппы C на востоке Европы.

Г) В эпоху раннего металла (3,5 – 2 тыс. лет назад) миграции из Сибири в Европу носили ограниченный характер, проникали по тундровой (возможно, лесной) полосе и почти не влияли на европейский генофонд. Миграции же из Европы в Сибирь, напротив, приобрели массовый характер и шли по степной полосе.

Д) В историческое время, степные миграции из Центральной Азии изменили лишь пограничный «буферный» генофонд (например, на территории Казахстана), но, за несколькими исключениями (калмыки, ногайцы), практически не повлияли на генофонд Европы. Зато прослеживается результат внутриевропейской миграции славян из Центральной в Восточную Европу с сохранением на севере Восточной Европы палеоевропейского генофонда.

Данная модель не претендует на полноту. Например, центр внимания смещен на восточную половину Европы. Ряд закономерностей можно интерпретировать не только в терминах миграций, но и в терминах «генетических общностей»: в мезолите Восточная Европа, Урал и Западная Сибирь могли обладать общим генофондом. Наконец, картина, вырисовывающаяся по генетическим данным, пока менее точна, чем синхронные реконструкции археологов или лингвистов и, несомненно, будет в дальнейшем корректироваться. Тем не менее, всеобщий интерес (в том числе генетиков, археологов и лингвистов) к формированию генофонда Европы оправдывает нашу попытку предложить эту комплексную модель, основанную в значительной мере на результатах данного исследования.

ВЫВОДЫ 1. Созданы базы данных по изменчивости Y-хромосомы (112 400 образцов из 2 популяций мира) и митохондриальной ДНК (132 600 образцов из 2 100 популяций мира).

Включение собственных данных (4 289 образцов Y-хромосомы и 3 234 образца мтДНК) заполнило пробелы изученности генофондов населения Европы и Азии.

2. Изменчивость Y-хромосомы в народонаселении Европы структурирована не только по географической близости, но и по этнической принадлежности: популяции одного народа образуют в генетическом пространстве компактные «этнические облака». Количественно это выражается в резком преобладании межэтнической изменчивости (GST=0.15) над внутриэтнической (GST=0.03). Исключение составляют восточные и западные славяне, обладающие сходным генофондом вопреки обширности их ареала.

3. Впервые обнаружена неоднородность митохондриального генофонда народов Европы, находящая параллели в лингвистическом древе индоевропейских языков.

Структурированность европейского генофонда подтверждается графиком многомерного шкалирования (наличие славянского, германского, кельтского, романского и балтского кластеров), а также связью генетических расстояний не только с географическими (коэффициент корреляции r=0.37), но и с лингвистическими расстояниями (r=0.31).

4. Впервые показана клинальная изменчивость гаплотипического разнообразия митохондриальной ДНК с юга на север Европы. Это убывание внутрипопуляционного разнообразия (с 0.99 до 0.95) объясняется действием дрейфа генов, связанным со сниженной плотностью населения на северо-востоке Европы.

5. Максимум межпопуляционных различий митохондриальной ДНК при сравнении лингвистических групп Европы выявлен у финно-угорских популяций, населяющих северо восточную Европу. Средние генетические расстояния между популяциями финно-угорской группы (d=0.42) значительно превышают различия между популяциями германской (d=0.01), кельтской (d=0.04), славянской (d=0.04), романской (d=0.05) и даже тюркской (d=0.24) групп. Обнаруженное сочетание максимальной межпопуляционной и минимальной внутрипопуляционной изменчивости у финно-угорских народов является двумя сторонами одной медали - эффектов дрейфа генов в этих популяциях.

6. Выявлена четкая широтная структура русского генофонда. Карты главных компонент изменчивости гаплогрупп Y-хромосомы, график многомерного шкалирования и сравнение с другими типами маркеров подтверждают эту закономерность. Южные и центральные русские популяции характеризуются невысокими частотами гаплогрупп N1c-M178 и N1b P43 и преобладанием гаплогруппы R1a1-M198 (более 50%). Для северных русских популяций и по Y-хромосоме, и по мтДНК характерно сходство с широким кругом народов Северной и Центральной Европы, что может быть связано с сохранением в этом ареале генофонда палеоевропейского населения.

7. Созданный картографический атлас изменчивости Y-хромосомы в народонаселении Евразии включил карты 79 гаплогрупп и выявил генетические границы - объективные географические зоны максимальной изменчивости на картах межпопуляционной изменчивости всей совокупности гаплогрупп. Основная генетическая граница разделяет генофонды Западной и Восточной Евразии и проходит от Кавказа до Средней Сибири.

8. Созданный картографический атлас изменчивости митохондриальной ДНК в народонаселении Евразии включил карты 82 гаплогрупп и, благодаря предложенному методу объективного выделения географических типов гаплогрупп, выявил не только традиционные «западно-евразийский» и «восточно-евразийский» типы, но и третий новый тип, который можно назвать «южно-китайским».

9. Анализ взаимодействия европеоидного и монголоидного населения в обширной зоне степной полосы Евразии, проведенный с помощью картографического анализа, выявил лишь незначительное влияние центральноазиатского генофонда, ограниченное юго-восточными степными районами Европы. В русских популяциях заметный (выше 1-2%) «монгольский» компонент не детектируется ни по Y-хромосоме, ни по мтДНК.

10. Впервые показана параллельная эволюция генофонда и языков Северного Кавказа.

Лингвистическое дерево практически совпадает с генетическими реконструкциями родства 11 кавказских народов, основанными как на частотах гаплогрупп, так и на STR гаплотипах 1500 образцов. Глоттохронология распада языков хорошо согласуется с генетическими датировками расхождения этносов. Наилучшее согласие датировок получено при использовании «генеалогической» скорости мутирования Y-STR маркеров.

11. Анализ древней ДНК проведен для пяти популяций, покрывающих временной диапазон в 7 тысяч лет. Впервые проведенный анализ древней ДНК мезолитических популяций северо-востока Европы подтвердил палеоантропологические данные о существенном монголоидном или «уралоидном» компоненте в их генофонде (Южный Оленеостровский могильник). Последующая миграция из Сибири угасла без значимого влияния на современный генофонд (эпоха раннего металла, Большой Олений остров). Анализ древней ДНК населения неолитической культуры линейно-ленточной керамики впервые доказал ближневосточное происхождение первых земледельцев Центральной Европы.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Статьи, опубликованные в изданиях, рекомендованных ВАК.

1. Balanovsky O., Rootsi S., Pshenichnov A., Kivisild T., Churnosov M., Evseeva I., Pocheshkhova E., Boldyreva M., Yankovsky N., Balanovska E., Villems R. Two sources of the Russian patrilineal heritage in their Eurasian context // American Journal of Human Genetics. 2008.

V.82(1). Р. 236-250.

2. Balanovsky O., Dibirova Kh., Dybo A., Mudrak O., Frolova S., E. Pocheshkhova, Haber M., Platt D., Schurr T., Haak W., Kuznetsova M., Radzhabov M., Balaganskaya O., Romanov A., Zakharova T., Baranova E., Hernanz D. F. S., Zalloua P., Koshel S., Ruhlen M., Renfrew C., Wells R.

S., Tyler-Smith Ch., Balanovska E., The Genographic Consortium. Parallel Evolution of Genes and Languages in the Caucasus Region // Molecular biology and evolution. 2011. V.28(10). P. 2905-2920.

3. Haak W., Balanovsky O., Sanchez J.J., Koshel S., Zaporozhchenko V., Adler C.J., Der Sarkissian C.S.I., Brandt G., Schwarz C., Nicklisch N., Dresely V., Fritsch B., Balanovska E., Villems R., Meller H., Alt K.W., Cooper A. & The Genographic Consortium. Ancient DNA from European Early Neolithic Farmers Reveals Their Near Eastern Affinities // PLoS Biology. 2010. V.8. P. 1-16.

4. Балановский О.П., Кошель С.М., Запорожченко В.В., Пшеничнов А.С., Фролова С.А., Кузнецова М.А., Баранова Е.Е., Теучеж И.Э., Кузнецова А.А., Ромашкина М.В., Утевская О.М., Чурносов М.И., Виллемс Р., Балановская Е.В. Эколого-генетический мониторинг в популяциях человека: гетерозиготность, гаплотипическое разнообразие мтДНК и генетический груз // Генетика. 2011. Т.47. №.11. С. 1523–1535.

5. Балановский О.П., Дибирова Х.Д., Романов А.Г., Утевская О.М., Шанько А.В., Баранова Е.Г., Почешхова Э.А. Взаимодействие генофондов народов Кавказа и восточных славян по данным о полиморфизме Y хромосомы // Вестник Московского университета. Серия XXIII.

Антропология. 2011. №1. С. 69-75.

6. Балановский О.П., Пшеничнов А.С., Фролова С.А., Васинская О.А., Дибирова Х.Д., Кузнецова М.А., Кошель С.М., Запорожченко В., Чурносов М.И., Атраментова Л.А., Утевская О., Тегако О.В., Почешхова Э.А., Микулич А.И., Виллемс Р., Балановская Е.В. Основные черты митохондриального генофонда восточных славян //Медицинская генетика. 2010.Т.9.№1 С.29-37.

7. Балановский О.П., Бужилова А.П., Балановская Е.В. Русский генофонд. Геногеография фамилий // Генетика. 2001. Т. 37. № 7. С. 974-990.

8. Дибирова Х.Д., Балановская Е.В., Кузнецова М.А., Фролова С.А., Васинская О.А., Почешхова Э.А., Запорожченко В.В., Дружинина Е.Г., Пшеничнов А.С., Раджабов М.О., Теучеж И.Э., Схаляхо Р.А., Захарова Т.А., Евсеева И.В., Дубинецкая Е., Балановский О.П.

Генетический рельеф Кавказа: четыре лингвистико-географических региона по данным о полиморфизме Y хромосомы // Медицинская генетика. 2010. Т.9. №10. С. 9-18.

9. Соловьева Д.С., Балановская Е.В., Кузнецова М.А., Васинская О.А., Фролова С.А., Почешхова Э.А., Евсеева И.В., Болдырева М.Н., Балановский О.П. Русский генофонд:

геногеография ALU-инсерций (АСЕ, APOA1, B65, PV92, TPA25) // Молекулярная биология, 2010. Т 44. №3. С.447- 10. Балановская Е.В., Пежемский Д.В., Романов А.Г., Баранова Е.Е., Ромашкина М.В., Агджоян А.Т., Балаганский А.Г., Евсеева И.В., Виллемс Р., Балановский О.П. Генофонд Русского Севера: славяне? Финны? Палеоевропейцы? // Вестник Московского Университета.

Серия XXIII "Антропология". 2011. №3. С 27-58.

11. Балаганская О.А., Балановская Е.В., Лавряшина М.Б., Исакова Ж.Т., Сабитов Ж.М., Фролова С.А., Романов А.Г., Дибирова Х.Д., Кузнецова М.А., Захарова Т.А., Pitchappan R., Урасин В.М., Балаганский А.Г., Баранова Е.Г., Балановский О.П. Полиморфизм Y хромосомы у тюркоязычного населения Алтае-Саян, Тянь-Шаня и Памира в контексте взаимодействия генофондов западной и восточной Евразии // Медицинская генетика. 2011. Т. 10. № 3. С. 12- 12. Балаганская О.А., Балановский О.П., Лавряшина М.Б., Кузнецова М.А., Романов А.Г., Дибирова Х.Д., Фролова С.А., Захарова Т.А., Баранова Е.Е., Сабитов Ж., Нимадава П., Балановская Е.В. Генетическая структура по маркерам Y хромосомы народов Алтая (России, Казахстана, Монголии) // Вестник Московского университета. Серия XXIII. Антропология.

2011. С. 25-39.

13. Myres N.M., Rootsi S., Lin A.A., Jarve M., King R.J., Kutuev I., Cabrera V.M., Khusnutdinova E.K., Pshenichnov A., Yunusbayev B., Balanovsky O., Balanovska E., Rudan P., Baldovic M., Herrera R.J., Chiaroni J., Cristofaro J.D., Villems R., Kivisild T. and Underhill P.A. A major Y-chromosome haplogroup R1b Holocene era founder effect in Central and Western Europe // European Journal of Human Genetics. 2011. V.19. №1. P 95-101.

14. Javed A., Mele M., Pybus M., Zalloua P., Haber M., Comas D., Netea M.G., Balanovsky O., Balanovska E., Jin L., Yang Y., ArunKumar G.P., Pitchappan R., Bertranpetit J., Calafell F., Parida L., The Genographic Consortium. Recombination Networks as Genetic Markers in A Human Variation Study of the Old World // Human Genetics. 2012. DOI 10.1007/s00439-011-1104-8.

15. Tambets K, Rootsi S, Kivisild T, Help H, Serk P, Loogvali E-L, Tolk H-V, Reidla M, Metspalu E, Pliss L, Balanovsky O, Pshenichnov A, Balanovska E, Gubina M, Zhadanov S, Osipova L, Damba L, Voevoda M, Kutuev I, Bermisheva M, Khusnutdinova E, Gusar V, Grechanina E, Parik J, Pennarun E, Chaventre A, Moisan J-P, Barac L, Pericic M, Rudan P, Terzic R, Mikarezi I, Krumina A, Baumanis V, Beckman L, Villems R. The western and eastern roots of the extreme European genetic outliers - the origin of mtDNAs and Y-chromosomes of the Saami // American Journal of Human Genetics. 2004. V. 74. № 4. Р. 661-82.

16. Rootsi S, Magri C, Kivisild T, Benuzzi G, Help H, Bermisheva M, Kutuev I, Barac L, Pericic M, Balanovsky O, Pshenichnov A, Dion D, Grobei M, Zhivotovsky L, Battaglia V, Achilli A, Al Zahery A, Parik J, King R, Cinnioglu C, Khusnutdinova E, Rudan P, Balanovska E, Scheffrahn W, Simonescu M, Brehm A, Goncalves R, Rosa A, Moisan J-P, Chaventre A, Ferak V, Furedi S, Oefner P, Shen P, Beckman L, Mikerezi I, Terzic R, Primorac D, Cambon-Thomsen A, Krumina A, Torroni A, Underhill P, Santachiara-Benerecetti S, Villems R, Semino O. Phylogeography of Y-Chromosome Haplogroup I Reveals Distinct Domains of Prehistoric Gene Flow in Europe // American Journal of Human Genetics. 2004. V. 75. № 1. Р. 128-37.

17. Loogvali EL, Roostalu U, Malyarchuk BA, Derenko MV, Kivisild T, Metspalu E, Tambets K, Reidla M, Tolk HV, Parik J, Pennarun E, Laos S, Lunkina A, Golubenko M, Barac L, Pericic M, Balanovsky OP, Gusar V, Khusnutdinova EK, Stepanov V, Puzyrev V, Rudan P, Balanovska EV, Grechanina E, Richard C, Moisan JP, Chaventre A, Anagnou NP, Pappa KI, Michalodimitrakis EN, Claustres M, Golge M, Mikerezi I, Usanga E, Villems R. Disuniting Uniformity: A Pied Cladistic Canvas of mtDNA Haplogroup H in Eurasia // Molecular biology and evolution. 2004. V. 21. № 11. P.

2012–2021.

18. Behar DM, Metspalu E, Kivisild T, Achilli A, Hadid Y, Tzur S, Pereira L, Amorim A, Quintana-Murci L, Majamaa K, Herrnstadt C, Howell N, Balanovsky O, Kutuev I, Pshenichnov A, Gurwitz D, Bonne-Tamir B, Torroni A, Villems R, Skorecki K. The matrilineal ancestry of Ashkenazi Jewry: portrait of a recent founder event // American Journal of Human Genetics. 2006. V. 78. № 3. P.

487-497.

19. Behar DM, Rosset S, Blue-Smith J, Balanovsky O, Tzur S, Comas D, Mitchell RJ, Quintana Murci L, Tyler-Smith C, Wells RS;

& The Genographic Consortium. The Genographic project public participation mitochondrial DNA database // PLoS Genetics. 2007. V. 3. № 6. P. 104.

20. Quintana-Murci L., Quach H., Harmant C., Luca F., Massonnet B., Patin E., Sica L., Mouguiama-Daouda P., Comas D., Tzur S., Balanovsky O., Kidd KK., Kidd JR., van der Veen L., Hombert JM., Gessain A., Verdu P., Froment A., Bahuchet S., Heyer E., Dausset J., Salas A., Behar DM. Maternal traces of deep common ancestry and asymmetric gene flow between Pygmy hunter gatherers and Bantu-speaking farmers // Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA.

2008. V. 5. № 105(5). P. 1596-1601.

21. Quintana-Murci L., Harmant C., Quach H., Balanovsky O., Zaporozhchenko V., Bormans C., van Helden P.D., Hoal E.G., Behar D.M. Strong maternal Khoisan contribution to the South African coloured population: a case of gender-biased admixture // American Journal of Human Genetics. 2010.

V. 9. № 86(4). P. 611-620.

22. Underhill P., Myres N., Rootsi S., Metspalu M., Zhivotovsky L., King R., Lin A., Chow C., Semino O., Battaglia V., Kutuev I., Jarve M., Chaubey G., Ayub Q., Mohyuddin A., Mehdi Q., Sengupta S., Rogaev E., Khusnutdinova E., Pshenichnov A., Balanovsky O., Balanovska E., Jeran N., Augustin D., Baldovic M., Herrera R., Thangaraj K., Singh V., Singh L., Majumder P., Rudan P., Primorac D., Villems R., Kivisild T. Separating the post-Glacial coancestry of European and Asian Y chromosomes within haplogroup R1a // European Journal of Human Genetics. 2010. V. 18(4). P. 479 484.

23. Mel M., Javed A., Pybus M., Zalloua P., Haber M., Comas D., Netea M.G., Balanovsky O., Balanovska E., Jin L., Yang Y., Pitchappan R.M., Arunkumar G., Parida L., Calafell F., Bertranpetit J.

& The Genographic Consortium. Recombination Gives a New Insight in the Effective Population Size and the History of the Old World Human Populations // Molecular biology and evolution. 2012.

V. 29, № 1. P. 25-30.2011.

24. Haber M., Youhanna S.C., Balanovsky O., Saade S., Martnez-Cruz B., Ghassibe-Sabbagh M., Shasha N., Osman R., El Bayeh H., Koshel S., Zaporozhchenko V., Balanovska E., Soria-Hernanz D.F., Platt D.E., Zalloua P.A. mtDNA Lineages Reveal Coronary Artery Disease-Associated Structures in the Lebanese Population // Annals of Human Genetics. 2012. V. 76, № 1. P. 1-8.

25. Балановская Е.В., Нурбаев С.Д., Балановский О.П., Почешхова Э.А., Боровинских А.А., Гинтер Е.К. Геногеографический анализ подразделенной популяции. I. Генофонд адыгов в системе кавказских генофондов // Генетика. 1999. Т. 35. №6. С.818-830.

26. Болдырева М.Н., Алексеев Л.П., Хаитов Р.М., Гуськова И.А., Богатова О.В., Янкевич Т.Э., Хромова Н.А., Балановская Е.В., Балановский О.П., Пшеничнов А.С., Целинская И.Н., Кашенин М.Н., Ганичева Л.Л., Поздеева О.С., Евсеева И.В., Сароянц Л.В. HLA-генетическое разнообразие населения России и СНГ. I. Русские // Иммунология. 2005. №5. Т26. C. 260- 27. Балановская Е.В., Соловьева Д.С., Балановский О.П., Чурносов М.И., Сорокина И.Н., Евсеева И.В., Аболмасов Н.Н., Почешхова Э.А., Серегин Ю.А., Пшеничнов А.С. "Фамильные портреты" пяти русских регионов // Медицинская генетика. 2005. № 1. C. 2-10.

28. Балановская Е.В., Романов А.Г., Балановский О.П. Однофамильцы или родственники?

Подходы к изучению связи между гаплогруппами Y-хромосомы и фамилиями // Молекулярная биология. 2011. Т.45. №3. С.1-13.

29. Behar D.M., Yunusbayev B., Metspalu M., Metspalu E., Rosset S., Parik J., Rootsi S., Chaubey G., Kutuev I., Yudkovsky G., Khusnutdinova E.K., Balanovsky O., Semino O., Pereira L., Comas D., Gurwitz D., Bonne-Tamir B., Parfitt T., Hammer M.F., Skorecki K., Villems R. The genome-wide structure of the Jewish people // Nature. 2010. V. 8. № 466(7303). P. 238-242.

Статьи в других изданиях и монография.

30. Балановский О.П. Генофонд высоких широт Евразии или откуда пришли cаамы? Путь на север: окружающая среда и самые ранние обитатели Арктики и Субарктики (материалы международной конференции) / Под ред. А.А. Величко, С.А. Васильева. Москва, Институт географии РАН. 2008. С. 277-282.

31. Балановский О.П., Тегако О.В. Генофонд белорусов по данным о трех типах генетических маркеров - аутосомных, митохондриальных, Y хромосомы. "Актуальные вопросы антропологии". Минск. 2008. Т. 2. С. 53-65.

32. Balanovsky O. Human Genetics and Neolithic Dispersals: What’s New? The East European Plain on the Eve of Agriculture / edited by P.M. Dolukhanov, G.R. Sarson and A.M. Shukurov / BAR International Series 1964. 2009. P. 235-246.

33. Балановский О.П. Восток Европы в свете современной генетики. Человек в культурной и природной среде: труды Третьих антропологических чтений к 75-летию со дня рождения академика В.П. Алексеева. Москва, Наука. 2007. С. 267-274.

34. Балановский О.П. Пространственная структура русского генофонда (сравнительный геногеографический анализ) // Антропология на пороге III тысячелетия. Избранные доклады.

Москва. 2004. Т.1. С. 390- 416.

35. Балановский О.П. Пути формирования генофонда Европы по данным об изменчивости Y хромосомы // "Человек: его биологическая и социальная история". 2010. Т. 1. С. 207-213.

36. Balanovsky O., Pocheshkhova E, Pshenichnov A, Solovieva D, Kuznetsova M, Voronko O, Churnosov M, Tegako O, Atramentova L, Lavryashina M, Evseeva I, Borinska S, Boldyreva M, Dubova N, Balanovska E. Is spatial distribution of the HIV-1-resistant CCR5Delta32 allele formed by ecological factors? // Journal of Physiological Anthropology and Applied Human Science. 2005. V. 24.

№ 4. P. 375-382.

37. Балановская Е.В., Балановский О.П. Русский генофонд на Русской равнине. 2007. М.:

Луч, 416 с.

Список сокращений:

БД - база данных;

ГВС1, ГВС2 – первый и второй гипервариабельный сегменты мтДНК;

ЛПГЧ – лаборатория популяционной генетики человека ФГБУ «МГНЦ» РАМН;

мтДНК – митохондриальная ДНК человека;

ПДРФ – полиморфизм длин рестрикционных фрагментов;

SNP – однонуклеотидный полиморфизм (single nucleotide polymorphism);

STR – короткие тандемные повторы (short tandem repeats);

Y-base - база данных по изменчивости Y-хромосомы в популяциях мира;

MURKA - база данных по изменчивости мтДНК в популяциях мира;

GeneGeo – программное обеспечение картографо-статистического анализа генофонда.

Благодарности: Автор глубоко признателен своим учителям Е.В. Балановской и Р. Виллемсу, которые ввели его в область геногеографии и филогеографии;

своему научному консультанту Н.К. Янковскому, который в течение многих лет стимулировал написание диссертационной работы;

благодарит за содействие коллективы Эстонского биоцентра и Медико-генетического научного центра РАМН;

признателен А.С. Пшеничнову, В.В. Запорожченко, Р.С. Сычеву, взявших на себя труд наполнения баз данных по мтДНК и Y-хромосоме;

рад случаю упомянуть своих прекрасных аспирантов Х.Д. Дибирову и О.А. Балаганскую;

благодарит коллег Э.А.

Почешхову, Л.А. Атраментову, М.Б. Лавряшину, М.И. Чурносова, W. Haak, C. Der Sarkisyan, А.В. Дыбо, О.А. Мудрака, S. Rootsi, В.И. Хартановича, А.П. Бужилову и многих других, в сотрудничестве с которыми собирались образцы или разрабатывались вопросы их анализа.

Исследования стали возможны благодаря грантам, выполнявшимся под руководством автора:

трем инициативным и шести экспедиционным грантам РФФИ, гранту РГНФ, гранту программы «Молекулярная и клеточная биология» и гранту международного проекта Genographic.



Pages:     | 1 ||
 




 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.