Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Анализ изменчивости митохондриальных ДНК тубаларов Горного Алтая и эвенов Восточной Сибири

ВАК РФ 03.01.07, Молекулярная генетика

Автореферат диссертации по теме "Анализ изменчивости митохондриальных ДНК тубаларов Горного Алтая и эвенов Восточной Сибири"

ИМ4613336

МАЗУНИН Илья Олегович

АНАЛИЗ ИЗМЕНЧИВОСТИ МИТОХОНДРИАЛЬНЫХ ДНК ТУБАЛАРОВ ГОРНОГО АЛТАЯ И ЭВЕНОВ ВОСТОЧНОЙ СИБИРИ

03.01.07 - молекулярная генетика

2 5 НОЯ 2010

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата биологических наук

Новосибирск, 2010 г

004613836

Работа выполнена на базе Лаборатории молекулярной генетики человека Института цитологии и генетики СО РАН до 2009г., а затем Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН, Новосибирск в соответствии с планом научных исследований этих подразделений.

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ:

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ:

доктор биологических наук, профессор Сукерник Рем Израилевич Институт химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН, г. Новосибирск

доктор биологических наук, профессор Захаров Илья Кузьмич Институт цитологии и генетики СО РАН г. Новосибирск

доктор биологических наук, профессор Колесников Николай Николаевич Институт химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН г. Новосибирск

ВЕДУЩЕЕ УЧРЕЖДЕНИЕ:

Институт общей генетики имени Н.И. Вавилова РАН г. Москва

Защита диссертации состоится 2010 года на утреннем заседании диссертационного

совета Д 003.045.02 в Институте химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН в конференц-зале Института по адресу: проспект акад. Лаврентьева 8, г. Новосибирск, 630090. тел/факс; (383)3333912, e-mail: kokoza@mcb.nsc.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института химической биологии и фундаментальной СО РАН.

Автореферат разослан^ QXCT 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук

■Ciej?-

Е.Б. Кокоза

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. В результате анализа изменчивости митохондриальной ДНК (мтДНК) человека современного вида (ЧСВ) было установлено, что большая часть гашгогрупп, обнаруживаемых в современных популяциях Евразии, была привнесена на континент на протяжении последних 70 тыс. лет в результате ряда последовательных миграций с территории Ближнего Востока и Африки (Mellars, 2006; Pope, Terrell, 2008; Soares et al„ 2009; Stanyon et al., 2009). Археологические данные свидетельствуют в пользу заселения южных широт континентальной Сибири популяциями ЧСВ около 43 тыс. лет назад, в эпоху раннего палеолита, однако продвижение вглубь Сибирской Арктики было задержано, вероятно, вследствие резкого похолодания, по данным палеоклиматологии, примерно 32 тыс. лет назад (Pitulko et al., 2004; Goebel et al., 2008; Kuzmin, 2008; Graf, 2009). Относительная изоляция от остальной части Азиатского материка превращает вопросы первоначального заселения Сибири в вопросы первостепенной важности для понимания процессов адаптации человека к суровым условиям, а также установления путей миграции в Северо-Восточной Евразии в период последнего оледенения в направлении Нового Света (Derevianko, Shunkov, 2004; Kuzmin, 2008).

На протяжении многих лет лаборатория молекулярной генетики человека исследует антропологические изоляты Сибири, с целью изучения характера изменчивости мтДНК и поиска «следов» филогенетических линий (А2, В2, CI, D1, D2, D3, D10, Х2а), которые заселили Новый Свег (Torroni et al., 1993; Сукерник и др., 1996; Schurr et al., 1999; Starikovskaya et al., 1998, 2005; Derbeneva et al., 2002a, 2002b; Mishmar et al., 2003; Volodko et al., 2008). Однако отсутствие до недавнего времени достаточного количества полных нуклеотидных последовательностей мтДНК коренных жителей Сибири являлось препятствием для использования современных филогеографических подходов. Филогенетические реконструкции, выполненные на основе полных последовательностей, и анализ изменчивости на уровне последовательностей гипервариабельного сегмента мтДНК (ГВС) и ПДРФ-анализа мтДНК послужили основой для уточнения временных рамок и направлений путей миграции отдельных гаплогрупп (Derbeneva et al., 2002; Starikovskaya et al., 2005; Derenko et al., 2007; Volodko et al., 2008).

a

r\

В настоящей работе проведено исследование разнообразия митохондриальных геномов популяций, населяющих территории горного Алтая (тубалары) на юго-западе Сибири и Приохотья (эвены) на северо-востоке Сибири. Интерес к коренному населению этих областей обусловлен особым интересом к истории заселения северовосточной Евразии в эпоху палеолита и неолита. Изучение характера изменчивости мтДНК этнически гетерогенного населения северного Алтая позволит лучше понять региональную историю, поскольку Алтай «впитал» несколько волн миграций из центральной Азии (Comas et al., 2004; Lalueza-Fox et al., 2004). С другой стороны, известно, что эвены на протяжении длительного периода времени контактировали с юкагирами, а также русскими старожилами (Jochelson, 1910; Levin, Potapov, 1964; Бахтин и др., 2004). Своевременный молекулярно-генетический анализ популяций тубаларов и эвенов, связанных генетической непрерывностью и культурной преемственностью с автохтонным населением данных территорий, крайне необходим, поскольку в настоящее время наблюдается размывание и исчезновение их уникальных генофондов.

Цель и задачи исследования. Целью работы было проведение сравнительного анализа уникального митохондриального генофонда коренных популяций Сибири, разобщенных территориально - тубаларов горного Алтая и эвенов Нижней Индигирки и Приохотья. Для достижения цели ставились следующие задачи: (1) выяснить состав и происхождение филетических материнских линий у тубаларов и эвенов; (2) оценить возможный вклад протоевразийских популяций в генетическое разнообразие коренного населения Сибири.

Научная новизна и практическая ценность. В настоящем исследовании впервые получены фундаментальные данные по изменчивости мтДНК популяций тубаларов горного Алтая и эвенов Нижней Индигирки и Приохотья. Статистический и филогенетический анализ позволил уточнить генетическую историю их происхождения и внести существенный вклад в реконструкцию эволюционной истории Сибири.

Положения, выносимые на защиту. Митохондриальный геном тубаларов и эвенов содержит уникальный набор гаплотипов, связанных с процессами первоначального заселения северо-восточной Евразии человеком современного вида (ЧСВ).

Апробация работы. Результаты работы были доложены на XX международном конгрессе по генетике «Генетика - понимание живых систем» (Берлин, Германия) в июле 2008 г.; на ежегодном съезде Американского общества генетики (Филадельфия, Пенсильвания, США) в ноябре 2008 г.; на Общеевропейской конференции по генетике человека (Вена, Австрия) в мае 2009 г.

Вклад автора. Автор выполнил экспедиционные сборы у тубалар Горного Алтая (родословные и пробы крови). Экспедиционные сборы среди эвенов Нижней Индигирки и Приохотья выполнены Р.И. Сукерником и Е.Б. Стариковской. Молекулярно-генетический анализ мтДНК выполнен автором. По мере интерпретации результатов и выполнении филогеографического анализа автору помогали Е.Б. Стариковская, Р.И. Сукерник, Н.В. Володько и Н.П. Ельцов.

Публикации. По результатам и проблематике настоящего исследования опубликовано 7 работ.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, обзора литературы, методов, результатов, обсуждения, выводов, списка цитированной литературы, содержащего 119 ссылок, из которых 19 на русском языке, а также приложения. Диссертация изложена на 104 страницах машинописного текста, содержит 6 таблиц и 10 рисунков; 2 таблицы содержатся в приложении.

Благодарность. Автор выражает признательность к.б.н. Е.Б.Стариковской, к.б.н. Н.В.Володько, м.н.с. Н.П. Ельцову, ст.лаб. Л.Я.Анохиной и ст.лаб. С.П.Ильиной за всестороннюю помощь в процессе выполнения и оформления диссертационной работы. Данная работа была поддержана Российским Фондом Фундаментальных Исследований, проекты № 06-04-48182-а «Генетическая история Берингии, записанная в митохондриальных геномах коренного населения Сибири» и № 09-04-00183-а «Генетическая история северо-восточной Евразии, записанная в митохондриальных геномах коренного населения Сибири».

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

В обзоре приводятся современные представления об использовании мтДНК в качестве генетического маркера при изучении расселения человека современного

вида по земному шару. Показана роль изучения антропологических изолятов для понимания общей картины миграции людей. Поскольку тубалары и эвены являются уникальными популяциями, принадлежащими к древним народам Сибири, и сведения о них можно найти только в специальной литературе, будет целесообразно остановиться на их описании подробнее.

Сведения о тубаларах. Тубалары известны ещё по китайской летописи конца V века. Относительно происхождения тубаларов существует несколько точек зрения, однако наиболее общепринятая принадлежит Л. П. Потапову. Он, изучая историю происхождения северных алтайцев (шорцев, кумандинцев, челканцев и тубаларов), пришел к выводу об их смешанном этническом происхождении при участии самодийских, кетских и даже угрских элементов, а также о присутствии древне-тюркского этнического компонента (Потапов, 1953).

В настоящее время тубалары проживают в Турочакском, Майминском и Чойском районах Республики Алтай, в верховьях реки Бия, а также в г. Горно-Алтайске. По последней переписи населения их численность составляла 1565 человек.

Сведения об эвенах. Многие исследователи, преимущественно ранние, рассматривали эвенов, или тунгусов, как пришельцев из южных районов - с территории Китая, Маньчжурии или из регионов центральной Азии. Но большинство ученых связывает их этногенез с районом Байкала (Васильевич, 1969). По данной концепции, основа древней пра-тунгусской культуры пеших охотников начала складываться в неолите в горно-таежных районах южного Прибайкалья (Восточные Саяны, верховья Енисея и Селенги). Миграция пра-тунгуссов в Приамурье дала основу предкам чжурчженей и маньчжур - по многим данным эти перемещения произошли в конце неолита.

Основная часть эвенов в настоящее время проживает в Якутии, Магаданской и Камчатской областях, Корякском и Чукотском АО, Хабаровском крае. Проживают они также в Приморье, Сахалинской и Амурской областях и за пределами Дальнего Востока. Общее число эвенов составляет 17055 человек, из них вне территории традиционного обитания - около 1300 эвенов, по данным переписи 1989 года.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Величина и состав выборки. Образцы крови тубаларов (147 человек) были собраны предпочтительно у лиц старшей возрастной группы, проживающих в следующих селениях: Урлу-Аспак, Паспаул, Уймень, Кара-Кокша, Инырга, Салганда, Туньжа, Санькин-Аил, Кебезень, Артыбаш, Пыжа, Усть-Пыжа (Чойский и Турочакский район, Республика Алтай) - после выяснения родословной по материнской линии по меньшей мере на глубину трех поколений. Образцы крови эвенов (87 человек) были собраны в поселках: Чокурдах, Хаир, Юкагир, Казачье, Русское Устье - на правом берегу Индигирки в её нижнем течении (Аллаиховский район, Республика Саха), Нелькая и Джигда на реке Майя (Аяно-Майский район, Хабаровский край) и поселках Чумикан, Тугур, Тором, Уда на руке Уда (Тугуро-Чумиканский район, Хабаровский край). Общая выборка составила 230 человек.

Методы. Молекулярно-генетический анализ мтДНК выполнялся в лаборатории молекулярной генетики человека ИХБФМ СО РАН. Молекулярно-генетический анализ включал в себя выделение и очистку ДНК, галлотилирование образцов и полное секвенирование выборочных митохондриальных геномов (Volodko et al., 2008). Гаплотип мтДНК определяли по сочетаниям диагностических мутаций относительно кембриджской последовательности (Andrews et al., 1999).

Генетические взаимоотношения популяций изучали при помощи факторного анализа, используя частоты гаплогрупп. Факторный анализ проводили при помощи программы STATISTICA 6.0. Дендрограмму строили по методу ближайших соседей (Saítou et al., 1987), используя генетические расстояния £>„, которые рассчитывали по

модифицированной формуле Cavalli-Sforza (Takezaki et al., 1996): Da =1 , где

i

m - число гаплогрупп в популяциях, a x¡ и у, - частоты г'-ой гаплогруппы в популяциях х и у. Построение дендрограммы проводили при помощи программы POPTREE (Takezaki, 1999). Филогенетическое древо полных последовательностей, используя метод максимальной парсимонии, строили при помощи программы mtPhyl, разработанной Н.П. Ельцовым и доступной по адресу: http://www.bionet.nsc.ru/labs/mtgenome/programs.html.

Время коалесценции до ближайшего общего предка оценивали при помощи р-статистики (Morral et al., 1994). Стандартное отклонение (а) определяли согласно

Saillard et al. (2000). Относительные оценки p и а переводили в абсолютное время, используя калибровочную величину, составляющую 5138 лет на одну транзицию в кодирующем районе мтДНК (Mishmar et al., 2003).

РЕЗУЛЬТАТЫ

Разнообразие гаплотипов мтДНК, выявленных у тубаларов и эвенов.

Тубалары горного Алтая и эвены восточной Сибири - одни из немногих популяций коренных жителей, которые оставались не изученными до настоящего времени с молекулярно-генетической точки зрения. Исследованная выборка образцов крови (п=230), собранных от эвенов (п=87) и тубаларов (п=143), представлена 37 гаплогруппами мтДНК, 20 и 27 для каждой популяции, соответственно. Разнообразие последовательностей мтДНК тубаларов и эвенов представлено в таблице 1. В рамках данной работы были полностью секвенированы 52 генома мтДНК (перечень дан в Приложении 1 к диссертации). '

Митохондриальный генофонд тубаларов объединяет в себе как западно-, так и восточно-евразийские гаплогруппы, тогда как мтДНК эвенов относится только к восточно-евразийским вариантам. МтДНК как тубаларов, так и эвенов принадлежит к трем макрогаплогруппам N, R и М, хотя число гаплогрупп относящихся к N и R у эвенов значительно меньше.

Макрогаплогруппа N

Митохондриальный генофонд как тубаларов, так и эвенов имеет в своем составе гаплогруппы относящиеся к макрогаплогруппе N. Однако, макрогаплогруппа N представлена у тубаларов тремя гаплогруппами (A, N9a и Х2е), а у эвенов - лишь одной (Yla). Общая частота встречаемости входящих в макрогаплогруппу N гаплогрупп у тубаларов более чем в два раза превышает таковую у эвенов (12,0% против 5,7%, соответственно). Таким образом, митохондриальный генофонд эвенов обеднен мтДНК, относящейся к макрогаплогруппе N.

Макрогаплогруппа R

Из десяти гаплогрупп, относящихся к R (Bl, Fib, F2a2, R9b, HV9, Н8, U2e, U4al, U4b, U5al) обнаруженных у тубаларов, только одна гаплогруппа (Fib) характерна для эвенов. В общем, макрогаплогруппе R принадлежат 38,5% мтДНК

тубаларов, тогда как только 5,7% мтДНК эвенов являются носителями Fib гаплогруппы, производной макрогаплогруппы R.

Макрогаплогруппа М

Как тубалары, так и эвены имеют в своем митохондриальном генофонде гаплогруппы С, D, Z и G, производные макрогаплогруппы М, в соотношении 50,3% к 88,4%, соответственно.

Гаплогруппа С. Данная гаплогруппа была выявлена у 20,3% тубаларов и 33,3% эвенов, соответственно.

В тоже время, гаплогруппа С2а, имея сравнимую частоту встречаемости (13,9% у тубаларов и 12,5% у эвенов) представлена большим разнообразием у тубаларов, нежели у эвенов. Так, из пяти выявленных в обеих популяциях вариантов гаплотипов гаплогруппы С2а, у тубаларов встречаются четыре варианта, а у эвенов - только два. При этом, один из двух эвенкийских гаплотипов С2а, имеющий ГВС-1-мотив 1622316298-16327-16497-16519, характерен только для эвенов. Доминирующий гаплотип С2а, имеющий ГВС-1-мотив 16223-16298-16327-16519, бьи найден у 14 тубаларов и 10 эвенов.

Гаплогруппа С2Ь (С2Ы и С2Ь2), также встречается и у тубаларов и у эвенов. Однако, для эвенов характерно большее разнообразие С2Ь. Так, все семь гаплотипов, охарактеризованных в ходе настоящей работы для гаплогруппы С2Ь, встречаются у эвенов, причем гаплотип, имеющий ГВС-1-мотив 16171-16223-16298-16327-1634416357-16519, встречается с наибольшей частотой (семь эвенов). Всего у трех тубаларов нам удалось выявить гаплогруппу С2Ь: мтДНК всех трех тубаларов имеют разные гаплотипы (две относятся к гаплогруппе С2Ы, а одна - к С2Ь2).

Гаплогруппа СЗ обнаружена у 6 тубаларов и 3 эвенов. Стоит отметить, что гаплотипы, образующие данную гаплогруппу, отличаются у эвенов и тубаларов: из четырех выявленных гаплотипов, относящихся к гаплогруппе СЗ, два характерны только для тубаларов, другие два - для эвенов.

Гаплогруппа С4 была обнаружена лишь у единственного эвена, и не найдена не только тубаларов, но и в других популяциях Сибири.

Гаплогруппа Z. Представлена тремя субгаплогруппами Zla, Zlal и Zla2, первая из которых была обнаружена у тубаларов, а две другие - у эвенов.

Гапло-1 группы ПДРФ(ОНП) ГВС-1 (-16000) Тубалары Эвены

А (-/-) 663е 192 223 290 319 362 9

(-/-) 663с 179 192 223 290 319 362 1

Х2е (-/->(12705) 14465$ (15310) 189 223 278 519 1

Юя (-/-) (5417 12705) 223 248 257А 261 311 519 6

У1а (+/-) 7933j -8391е 126 189 231266 519 4

(+/-) 7933] -8391с 126 179 189 231 266 519 1

В! (-/-) -6022а (828Ы9) 086 136 189 217 519 8

(-/-)-6022а (8281(19) 386 136189 195 217 519 1

Я9Ь (-/-) (1541) 145 192 243 304 309 390 519 1

ПЬ (-/-) 4732к -6389\у -1240611 -12629Ь 172 189 232А 249 304 519 5

(-/-) 4732к -6389w -12406Ь -12629Ь 189 232А249 304 311519 3

Р2я2 (-/-) (10310 10535 10586) )92А 291 304 4

НУ9 (-/-) -14766и (8994) 249 261311 1

118 (-/-) -7025а -14766ч (13101С) 288 362 4

Ч2е (-/-) 12308g 15907к 351 129С 189 214 258362 519 2

И4л (-/-) 4643к 12308г (8818) : 129 134 356 519 1

ШЬ (-/-) 4643к 12308§ (7705 7853 11965 356 519 11

12957)

(-/-) 4643к 12308g (7705 7853 11965 189 356 1

12957)

(-/-) 4643к 12308g (7705) 311 356 519 8

(-/-) 4643к 12308g (7705 7853 11965 287 356 519 1

12957)

115а 1 (-/-) 12308); (15218) 192 241256 270 287 304 325 9

С2я (+/+) -13259о (3816) ¿¿У 223 298 327 519 14 10

(+/+) -13259о (3816) 223 298 327 497 519 1

(+/+)-13259о (3816) 223298 311327 519 3

(+/+) -13259о (3816) 223 291 298 327 519 2

(+/+) -132590 (3816) 089 223 291298327 519 1

С2Ы (+/+) -1715с -13259о (12672) )93 129 223 327 519 1

(+/+) -1715с -13259о (12672) 150223 298 327 519 1

(+/+) -1715с -13259о (12672) 093 129 223 298 327 519 1 2

(+/+) -1715с -13259о (12672) 129 150 223 298 327 519 1

С2Ь2 (+/+) -13259о (12672) 223 298 327 344 357 519 1 1

(+/+) -13259о (12672) 171223 298 327 344 519 1 1

(+/+)-13259о (12672) 171 223 298 327 344 357 519 7

СЗ (+/+) -13259о 223 288 298 327 390 519 1

(+/+)-13259о 093 189 223 261 288 298 519 2

(+/+)-13259о 093 223 288 291 298 327 518Т 5

519

(+/+)-13259о 223 288 291 298 327 518Т519 1

С4 (+/+) -13259о 219 223 298 327 519 1

ги (+/+) -6749У (5231 10325 15261) 129185 223 224 260 298 519 2

Zlal (+/+)-6749V (7521 8251 9494 10325 129185 223 224 260 298 519 1

15261)

о н 5 В м & ПДРФ (ОНП) ГВС-1 (-16000) Тубалары Эвены

гиг (+/+) -6749V (7419 10325 11078 129 185 189 223 224 260 298 519 1

11590 14122 15261)

02 Ь (+/+) -5176а (1935 8683 11215 189 223 362 1

14905)

(+/+) -5176а (1935 8683 11215 223 291362 1

14905)

(+/+) -5176а (1935 8683 11215 129 189 223 362 1

14905)

Шс (+/+) -5176а (5021 11215 15106 129 223 274 291311362 1

15184)

Б3а1 (+/+) -951] -5176а -101801 15437е 223 319 362 2

03а2 (+/+) -5176а -10180113717а 14923с )93 172 173 215 223 319 362 519 10

а1 15437е

Г)4а (+/+) -5176а 10646к (3460) 093 223 232 290 362 1

(+/+) -5176а 10646к 993 223 232 261290 362 1

Ю4Ь (+/+) -5176а 10646к-13268е 176 223 274 290 319 342 362 519 4

(13500)

(+/+) -5176а 10646к -132680 129 176 223 274 290 319 342 362 1

(13500) 519

Б5а (-/-) -5176а 1202611 (10397 12705) 092 126 164 189 223 266 362 3

(-/-) -5176а 1202611 (10397 12705) 172 189 223 266 362 1

(-/-) -5176а 1202611 (10397 12705) 392 172 189 223 266 362 2

05с (-/-) -5176а (4200Т 421610397 129 188+С 193+С 362 390 519 2

12705)

(-/-) -5176а (4200Т 4216 10397 129 188+С 193+С 311 362 390 1

12705)

(-/-) (4200Т 4216 10397 12705) 129 188+С 193+С 311 362 390 1

(+/+)-5176а (11696) 223 362 6

(+/+) -5176а (11696) 223 362 519 6

(+/+) -5176а (11696) 223 263 362 519 10

(+/+) -5176а (11696) 148 223 263 362 519 1

(+/+)-5176а (11696) 382 147А 223 362 4

Ы (+/+) -5176а (10427) 223 362 368 2

(+/+) -5176а (10427) 223 274 362 368 2

(+/+) -5176а (10427) 223 245 311362 368 2

1)8 (+/+) -1715с -5176а (8762) 042 214 223 362 3

(+/+) -1715с -5176а (8762) 042 093 214 223 362 2

Б9 (+/+) 4830п -5176а 223 294 362 3

Л4с2 (+/+) -5176а (1462 8383 9431) 223 245 3 62 1

С1 (+/+) 4830п 8198а 017129 223 519 2

(+/+) 4830п 8198а 017 093 129 223 519 4

(+/+) 4830п 8198а 117 093 129 223 303 519 1

(+/+) 4830п 8198а 1)17 093 129 153 223 519 2

2

О j| ГВС-1 В"

ПДРФ (ОНП) (-16000) VO >> в

с е- со

Е- СП

G2al (+/+) 4830п -7598f 223 227 234 278 362 456 1

(+/+) 4830ii -7598Г 223 227 278 362 519 1

(+/+) 4830п -7598Г 223 227 278 362 1

Всего 143 87

Примечание: Диагностические сайты в кодирующем районе и ГВС-I выделены жирным шрифтом. Эндонуклеазы рестрикции обозначены однобуквенным кодом: a=AluI; c=DdeI; e=HaeIII; f=HhaI; g=Hinfl; h=HpaI; j=MboI; k=RsaI; l=TaqI; n=HaeII; o=HincII; u=MseI; v=AvrII; w=Tsp509I; потеря сайта рестрикции обозначена «-». В случае если мутация транзиция, относительно кембриджской последовательности (Andrews et al., 1999), обозначено только её местоположение, трансверсии обозначены заглавной буквой, соответствующей новому основанию. Наличие дополнительных диагностических мутаций в кодирующем районе, которые невозможно обнаружить с помощью ПДРФ-анализа, были идентифицированы секвенированием (мутация показана в скобках - ОНП, одно-нуклеотидный полиморфизм). Наличие или отсутствие сайтов рестрикции 10394 Ddel / 10397 Alul обозначено (+/+), (-/-) или (+/-); (828 ld9) означает межгенную делецию размером 9 пар нуклеотидов в районе cytb/tRNALys.

Стоит отметить, что гаплотип Zla2 отличается не только наличием дополнительной мутации в положении 16189 в ГВС-I, но как оказалось в результате секвенирования кодирующего района, имеет характерную мутацию 11590. Гаплотипы Zla у тубаларов и Zlal у эвенов, имеют сходный ГВС-1-мотив 16129-16185-1622316224-16260-16298-16519 и маркированы потерей сайта рестрикции в положении 6749 для ArvII. На этом основании их можно было бы отнести к одному варианту. Однако секвенирование всей нуклеотидной последовательности мтДНК этих индивидуумов позволило выявить существенные различия в кодирующей последовательности. Исходя их нашего опыта, такое встречается редко. Тем не менее, поскольку контрольный регион накапливает мутации значительно быстрее, нежели кодирующий, то идентичность по контрольному району вкупе с основными

диагностическими сайтами, выявляемыми ПДРФ-анализом, является веским (но не абсолютным) основанием для идентификации гаплотипав (без дополнительного секвенирования).

Гаплогруппа D. Эта гаплогруппа представлена огромным разнообразием, как среди тубаларов, так и среди эвенов, составляя, в общем, 26,6% у тубаларов и 42,7% у эвенов.

Гаплогруппа D2 не встречается у тубаларов, но была выявлена у 4 эвенов, относящихся к разным гаплотипам (D2b, D2c).

Гаплогруппа D3 характерна как для тубаларов, так и для эвенов. Двое эвенов имеют минимальный набор мутаций 16223-16319-16362 в ГВС-I и на основании ряда выявленных в результате ПДРФ-анализа диагностических мутаций кодирующего района, были отнесены к D3al. Десять мтДНК тубаларов по наличию диагностических мутаций в кодирующем и контрольном районах, были отнесены к D3a2al. Секвенирование двух случайно выбранных последовательностей мтДНК, относящихся к этой гаплогруппе, подтвердило их идентичность.

Гаплогруппа D4a была найдена у одного тубалара и одного эвена. Эвенкийский гаплотип отличался от; тубаларского наличием по крайне мере одной мутации в положении 16261 в ГВС-I. Гаплогруппа D4b обнаружена у 5 тубаларов, четверо из которых имели одинаковый гаплотип, пятый отличался одной мутацией в положении 16129 в ГВС-I мтДНК.

Как тубалары, так и эвены имеют в митохондриальном генофонде гаплогруппу D5a2, однако гаплотипы, характерные для D5a2 эвенов отличаются от гаплотипа D5a2, выявленного у тубаларов. Гаплогруппа D5c была выявлена только у тубаларов и представлена тремя гаплотипами.

Гаплогруппа D6 характерна для обеих популяций, однако гаплотипы, составляющие эту гаплогруппу у тубаларов и эвенов отличны. Так, у шести тубаларов был выявлен гаплотип гаплогруппы D6, имеющий минимальный набор мутаций 16223-16362 в ГВС-I. У четырех тубаларов был обнаружен гаплотип, содержащий две дополнительные мутации в положениях 16082 и 16147 в ГВС-I. В общем, мтДНК семнадцати эвенов были отнесены к трем различным гаплотипам гаплогруппы D6.

Гаплотипы гаплогруппы D7 эвенов также отличны от гаплотипов данной гаплогруппы у тубаларов. МтДНК двух эвенов имели сходный гаплотип с мотивом

16223-16362-16368 в ГВС-I, тогда как другие два имели в ГВС-I дополнительную мутацию в положении 16274. МтДНК двух тубаларов, в свою очередь, отличались наличием двух других мутаций в положениях 16245 и 16311 в ГВС-I, помимо мотива в ГВС-I, характерного для гаплогруппы D7.

Гаплогруппа D8 была выявлена у трех тубаларов и у двух эвенов. Оба эвена имели идентичный гаплотип и отличались от тубаларов наличием дополнительной мутации в положении 16093 в ГВС-1.

Гаплогруппа D9a и D4c2 были обнаружены только у эвенов. Причем все три эвена, принадлежащих к D9a, имели идентичный гаплотип по набору мутаций в кодирующем и контрольной регионе. К D4c2 была отнесена мтДНК только одного эвена.

Гаплогруппа G обнаружена у тубаларов и эвенов, однако мтДНК девяти эвенов отнесены к гаплогруппе Gib, которая включает четыре различных гаплотипа, тогда как мтДНК трех тубаларов отнесены к трём различным гаплотипам гаплогруппы G2al.

Оценка генетические дистанции между 19 популяциями, охватывающими все лингвистические группы аборигенов Сибири, изученных в ходе многолетних исследований нашей лаборатории, были рассчитаны, исходя из частот субгаплогрупп, и затем проанализированы с помощью дендрограммы (рис. 1). Структура дендрограммы подтверждает, что генофонд чукчей и эскимосов сформировался вследствие продолжительной изоляции от географически близких Камчатских популяций - коряков и ительменов. Кластеризация популяций Нижнего Амура и Приохотья относительно популяций западной и средней Сибири указывает на формирование определенной биогеографической группы в районе юго-восточной Сибири, по меньшей мере, в послеледниковое время. Эти результаты согласуются с этапами колонизации северо-восточной Сибири из районов среднего Амура, по антропологическим, археологическим и лингвистическим данным (Krauss, 1988; Janhunen, 1996; Derevianko, 1998). Кластеризация тубалар, кетов и манси является, вероятно, следствием смешения различных генофондов предковых популяций Алтае-Саянского региона.

Основываясь на популяционных и филогенетических данных, накопленных в нашей лаборатории, мы полагаем, что древние Сибирские популяции имели неоднородное происхождение. Так, юго-западная Сибирь, представленная в данной работе тубаларами Алтая, имеет как восточные, так и западные мтДНК гаплогруппы. С другой стороны, юго-восточная Сибирь, представленная эвенами Приохотья, имеет только восточные мтДНК гаплогруппы.

Распространение линиджа U4b на северо-востоке Алтая и прилегающем Западно-Сибирском плато делает маловероятным предположение, что это результат недавнего генного потока из Европы, где были обнаружены лишь единичные U4b мтДНК (Achilli et al., 2004; Malyarchuk et al., 2008).

CtXS/W«. №»■. MMB <>4"«|

^ , Jy Чукшр^

" ! !"! 1

Щ HÍKartjpfjí '

ЩЖ :

*£ f -■>"' 1 f \ йюм /*-!,«#» 1 J l ✓ <->.

п

J) >

Кегы \ Штщ*4

\ ~ I i Я

Звснки ,, • 4,1 щШШШЕт

U '""t kj^^i

Манси

Чукчи

k(l|)UKll

Эскимосы (Чаи лит)

¡Эскимосы ((.'ирсмпк-н)

Эскимосы (Н пукам)

Уши.м«ны

Негидильцы

I Удегсйцм I ¡ Ульчи

■iiilS&H

Эвены

- I Юкагиры

Ц jllranacaiiM I—1 | Эиемкм I Поф&шрм ' Тувинцы

Тубалары К««ы Минск

Рисунок I. (а) карта расселения основных антропологических изолятов Сибири; (б) оценка филогенетических дистанций методом ближайших соседей.

Вероятно, 1)4Ь представляет собою остатки верхне-палеолитических миграций, сохранившихся в районе между Уралом и бассейном Оби. Это предположение поддерживается филогенетическим анализом полных секвенированных последовательностей ШЬ, выполненных в ходе данного исследования (6 мтДНК последовательностей) с привлечением доступных на сегодня мировых данных (16

мтДНК последовательностей). Наличие линиджей U2e, U7 и N2a в этом же регионе (Derbeneva et al., 2002; Derbeneva et al., 2002; Pimenoff et al., 2008) является дополнительным свидетельством данного предположения. Так, полная последовательность мтДНК манси, принадлежащая гаплогруппе U7 (см. приложение 1), как оказалось, содержит уникальный ранее не публиковавшийся мотив 4452-48205480-10124-12398-14097-15804.

Филогенетический анализ обнаруженного у тубаларов варианта гаплогруппы Х2е показал, что тубаларский вариант представляет собою отдельный сублинидж европейского линиджа и имеет дополнительную мутацию 13327 (Reidla et al., 2003; Shlush et al., 2008). Филогенетический возраст, рассчитанный на основе 5 полных мтДНК-геномов (один тубалар, один телеут, два южных алтайца и один бурят), 4 из которых были описаны ранее (Derenko et al., 2007), составляет не более, чем 3,1 тысячи лет. Таким образом, тубаларский сублинидж Х2е-13327 может являться частью генного потока в направлении юго-западной Сибири в эпоху позднего неолита.

В наших предыдущих исследованиях характера изменчивости мтДНК коренного населения Сибири (Torroni et al., 1993; Сукерник и др., 1996; Schurr et al., 1999; Starikovskaya et al., 1998, 2005; Derbeneva et al., 2002a, 2002b; Mishmar et al., 2003; Volodko et al., 2008) было показано, что южный пояс Сибири является ключевым регионом для понимания процессов заселения Америки. Так, почти две трети тубаларского генного пула являются производными основных мтДНК линиджей (A-D), которые характеризуют генетический мтДНК-пул американских индейцев. С другой стороны, у эвенов наблюдается необычайно большое разнообразие суб-линиджей гаплогруппы D (42,7% от общего разнообразия мтДНК эвенов).

Несколько отдельных сублиниджей Zla, обнаруженных в Сибири в ходе предыдущих и данного исследования, могут быть рассмотрены в свете реколонизации северных широт Евразии, начиная как минимум с эпохи раннего голоцена. Более того, г1а-740-12930-кластер, имеющий возраст около 2,4 тыс. лет и широко распространенный у кетов, саами, финнов и русских с Волги и Урала, очевидно, является результатом миграции в относительно недавнее время. Основываясь на филогенетическом исследовании и характере распределения последовательностей

гаплогруппы Z (Tanaka et al., 2004; Starikovskaya et al., 2005; Ingman, Gyllensten, 2007), мы полагаем, что данный лииидж бьш сформирован в районе Манжурии-Монголии (Jahunen, 1996) и затем с течением времени распространился в места настоящего обитания.

ВЫВОДЫ

1. Впервые с применением полного секвенирования мтДНК был описан митохондриальный генофонд тубаларов горного Алтая и эвенов восточной Сибири. Первый включает как западно- (HV, U, X), так и восточно- (А, В, С, D, G, Z, N9/Y) евразийские гаплогруппы. В то же время генофонд эвенов представлен исключительно восточноевразийскими гаплогруппами (С, D, G, Z).

2. Гаплогруппа U4b, филогенетический возраст которой составляет около 22 тыс. лет, обнаружена у тубаларов с частотой 14,7%, и, очевидно, представляет собой остатки ранней Верхнепалеолитической экспансии ЧСВ.

3. Гаплогруппа Х2е, обнаруженная у тубаларов, очевидно, представляет собою отдельную ветвь возрастом не более 3,1 тыс. лет и является частью генного потока в направлении юго-западной Сибири в эпоху позднего Неолита.

4. Гаплогруппа Zla имеет возраст около 16,4 тыс. лет, что может свидетельствовать о реколонизации высоких широт Евразии её носителями в раннем Голоцене.

5. У эвенов выявлены редкие, практически исчезнувшие лшшджи D2b и D2c, с частотой 3,5% и 1,2%, соответственно.

6. Генетические связи между популяциями Алтае-Саянского нагорья и американскими индейцами демонстрирует кластер D3a2al, обнаруженный исключительно у тубаларов и эскимосов (включая американских).

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Сукерник Р.И., Володько Н.В., Мазунин И.О., Ельцов Н.П., Стариковская Е.Б. Генетическая история изолятов русских старожилов полярного Севера Восточной Сибири по результатам анализа изменчивости мтДНК II Генетика. 2010. Т. 46. № 11. С. 1571-1579.

2. Ельцов Н.П., Володько Н.В., Стариковская Е.Б., Мазунин И.О., Сукерник Р.И. Роль естественного отбора в эволюции митохондриальных гаплогрупп Северо-Восточной Евразии // Генетика. 2010. Т.46. № 9. С. 1247-1249.

3. Мазунин И.О. Современные представления о структуре и функциях митохондрий // Генетика. 2010. Т. 46. № 9. С. 1241-1243.

4. Volodko N.V., Starikovskaya Е.В., Mazunin I.O., Eltsov N.P., Naidenko P.V., Wallace D.C., Sukernik R.I. Mitochondrial Genome Diversity in Arctic Siberians, with Particular Reference to the Evolutionary History of Beringia and Pleistocenic Peopling of the Americas // Am. J. Hum. Genet 2008. V. 82. P. 1084-1100.

5. I.O. Mazunin, R.I. Sukernik, E.B. Starikovskaya. Mitochondrial Genome Diversity in Tungusic-speaking Populations (Even and Evenki) and Resettlement of Arctic Siberia After Last Glacial Maximum // European Human Genetics Conference 2009. Vienna, Austria -May 23-26,2009

6. R. Sukernik, I. Mazunin, E. Starikovskaya, N. Volodko, N. Eltsov. Early Siberian Maternal Lineages in the Tubalar of Northeastern Altai Inferred from High-Resolution Mitochondrial DNA Analysis // Presented at the annual meeting of The American Society of Human Genetics, November 11-15, 2008, Philadelphia, Pennsylvania.

7. E.B. Starikovskaya, I.O. Mazunin, N.V. Volodko, D.C. Wallace, and Я I. Sukernik. The traces of early Eurasians in anthropological isolates of Western and Middle Siberia revealed by mitochondrial DNA analysis // XX International Congress of Genetics "Genetics - Understanding Living Systems". Berlin, Germany. July 12-17,2008

МАЗУНИН Илья Олегович

АНАЛИЗ ИЗМЕНЧИВОСТИ МИТОХОНДРИАЛЬНЫХ ДНК ТУБАЛАРОВ

ГОРНОГО АЛТАЯ И ЭВЕНОВ ВОСТОЧНОЙ СИБИРИ

Автореф. дисс. на соискание учёной степени кандидата биологических наук. Подписано в печать 27.10.2010. Заказ №84. Формат 60x84/16. Усл. печ. л. 1. Тираж 100 экз. Отпечатано в типографии Института катализа СО РАН 630090 Новосибирск, просп. Академика Лаврентьева, 5

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Мазунин, Илья Олегович

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ И ТЕРМИНОЛОГИЯ.

Введение.

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Митохондриальная ДНК человека.

1.2. Номенклатура митохондриальных гаплогрупп.

1.3. Молекулярные методы для идентификации мтДНК гаплогрупп.

1.4. Филогеографический подход к изучению разнообразия мтДНК и концепция молекулярных часов.

1.5. Хронология эволюционных событий.

1.6. Эволюционная история митохондриального генома человека.

1.7. Особенности применения мтДНК при изучении расселения человека.

1.8. Причины территориально-специфического разнообразия мтДНК человека.

1.9. Структура генетических изолятов.

1.10. Краткая этническая история популяций.

1.10.1. Тубалары горного Алтая.

1.10.2. Эвены Нижней Индигирки и Приохотья.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Анализ изменчивости митохондриальных ДНК тубаларов Горного Алтая и эвенов Восточной Сибири"

Актуальность. В результате анализа изменчивости митохондриальной ДНК (мтДНК) человека современного вида (ЧСВ) было установлено, что большая часть гаплогрупп, обнаруживаемых в современных популяциях Евразии, была привнесена на континент на протяжении последних 70 тыс. лет в результате ряда последовательных миграций с территории Ближнего Востока и Африки (Mellars, 2006; Pope, Terrell, 2008; Soares et al., 2009; Stanyon et al., 2009). Археологические данные свидетельствуют в пользу заселения южных широт континентальной Сибири популяциями ЧСВ около 43 тыс. лет назад, в эпоху раннего палеолита, однако продвижение вглубь Сибирской Арктики было задержано, вероятно, вследствие резкого похолодания, по данным палеоклиматологии, примерно 32 тыс. лет назад (Pitulko et al., 2004; Goebel et al., 2008; Kuzmin, 2008; Graf, 2009). Относительная изоляция от остальной части Азиатского материка превращает вопросы первоначального заселения Сибири в вопросы первостепенной важности для понимания процессов адаптации человека к суровым условиям, а также установления путей миграции в Северо-Восточной Евразии в период последнего оледенения в направлении Нового Света (Derevianko, Shunkov, 2004; Kuzmin, 2008).

На протяжении многих лет лаборатория молекулярной генетики человека исследует антропологические изоляты Сибири, с целью изучения характера изменчивости мтДНК и поиска «следов» филогенетических линий (А2, В2, С1, Dl, D2, D3, D10, Х2а), которые заселили Новый Свет (Torroni et al., 1993; Сукерник и др., 1996; Schurr et al., 1999; Starikovskaya et al., 1998, 2005; Derbeneva et al., 2002a, 2002b; Mishmar et al., 2003; Volodko et al., 2008). Однако отсутствие до недавнего времени достаточного количества полных нуклеотидных последовательностей мтДНК коренных жителей Сибири являлось препятствием для использования современных филогеографических подходов. Филогенетические реконструкции, выполненные на основе полных последовательностей, и анализ изменчивости на уровне последовательностей гипервариабельного сегмента мтДНК (ГВС) и ИДРФ-анализа мтДНК послужили основой для уточнения временных рамок и направлений путей миграции отдельных гаплогрупп (Derbeneva et al., 2002; Starikovskaya et al., 2005; Derenko et al., 2007; Yolodko et al., 2008).

В настоящей работе проведено исследование разнообразия митохондриальных геномов популяций, населяющих территории горного Алтая (тубалары) на юго-западе Сибири и Приохотья (эвены) на северо-востоке Сибири. Интерес к коренному населению этих областей обусловлен особым интересом к истории заселения северо-восточной Евразии в; эпоху палеолита и неолита. Изучение характера изменчивости мтДНК этнически гетерогенного населения северного Алтая, позволит лучше- понять региональную историю; поскольку Алтай; «впитал» несколько волн миграций из центральной Азии (Gomas et al., 2004; Lalueza-Fox et al., 2004); С другой? стороны, известно, что эвены на. протяжении длительного- периода времени контактировали- с юкагирами, а также русскими старожиламш-^осЬекощ. 1910;: Eevihj Pótapov, 1964; Бахтин и др., 2004). Своевременный молекулярно-генетический анализ; популяций ту бал аров и эвенов, связанных генетической непрерывностью' и культурной преемственностью > с автохтонным- населением; данных территорий, крайне необходим^ поскольку в- настоящее время наблюдается^ размывание и исчезновение их уникальных генофондов;

Цель и задачи исследования. Целью работы было проведение сравнительного анализа; уникального митохондриального генофонда коренных популяций Сибири, разобщенных территориально — тубаларов горного Алтая и эвенов Нижней. Индигирки и Приохотья. Для достижения цели ставились; следующие задачи: (1) выяснить состав и происхождение филетических материнских линий у тубаларов и эвенов; (2) оценить возможный* вклад протоевразийских популяций в генетическое разнообразие коренного населения Сибири.

Научная новизна и практическая ценность. В настоящем исследовании впервые получены фундаментальные данные по изменчивости мтДНК популяций тубаларов горного Алтая и эвенов Нижней Индигирки и Приохотья. Статистический и филогенетический анализ позволил уточнить генетическую историю их происхождения и внести существенный вклад в реконструкцию эволюционной истории Сибири.

Положения, выносимые на защиту. Митохондриальный геном тубаларов и эвенов содержит уникальный набор гаплотипов, связанных с процессами первоначального заселения Северо-Восточной Евразии человеком современного вида (ЧСВ).

Апробация работы. Результаты работы были доложены на XX международном конгрессе по генетике «Генетика - понимание живых систем» (Берлин, Германия) в июле 2008 г.; на ежегодном съезде Американского общества генетики (Филадельфия, Пенсильвания, США) в ноябре 2008 г.; на Общеевропейской конференции по генетике человека (Вена, Австрия) в мае 2009 г.

Вклад автора. Автор выполнил экспедиционные сборы у тубалар Горного Алтая (родословные и пробы крови). Экспедиционные сборы среди эвенов Нижней Индигирки и Приохотья выполнены Р.И. Сукерником и Е.Б. Стариковской. Молекулярно-генетический анализ мтДНК выполнен автором. По мере интерпретации результатов и выполнении филогеографического анализа автору помогали Е.Б. Стариковская, Р.И. Сукерник, Н.В. Володько и Н.П. Ельцов.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, обзора литературы, методов, результатов, обсуждения, выводов, списка цитированной литературы, содержащего 119 ссылок, из которых 19 на русском языке, а также

Заключение Диссертация по теме "Молекулярная генетика", Мазунин, Илья Олегович

ВЫВОДЫ

1. Впервые с применением полного секвенирования мтДНК был описан митохондриальный генофонд тубаларов горного Алтая и эвенов восточной Сибири. Первый включает как западно- (НУ, И, X), так и восточно- (А, В, С, Э, О, Z, И9/У) евразийские гаплогруппы. В то же время генофонд эвенов представлен исключительно восточноевразийскими гаплогруппами (С, Б, в, г).

2. Гаплогруппа ШЬ, филогенетический возраст которой составляет около 22 тыс. лет, обнаружена у тубаларов с частотой 14,7%, и, очевидно, представляет собой остатки ранней Верхнепалеолитической экспансии ЧСВ.

3. Гаплогруппа Х2е, обнаруженная у тубаларов, очевидно, представляет собою отдельную ветвь возрастом не более 3,1 тыс. лет и является-частью генного потока в направлении юго-западной Сибири в эпоху позднего Неолита.

4. Гаплогруппа Zla имеет возраст около 16,4 тыс. лет, что может свидетельствовать о реколонизации высоких широт Евразии её носителями в раннем Голоцене.

5. У эвенов выявлены редкие, практически исчезнувшие линиджи D2Ъ и 02с, с частотой 3,5% и 1,2%, соответственно.

6. Генетические связи между популяциями Алтае-Саянского нагорья и американскими индейцами демонстрирует кластер Б3а2а1, обнаруженный исключительно у тубаларов и эскимосов (включая американских).

1.11. Заключение

Сибирь занимает особое положение в эволюции истории человека как вида. К приходу первых русских в Сибирь в XVI в. лишь некоторые популяции охотничье-собирательского типа сохранились в виде антропологических изолятов, которые в настоящее время переживают стадию полного распада и ассимиляции (Долгих, I960; Rogers, 1986). В связи с этим остатки их уникальных генофондов представляют собой бесценный источник генетической информации, важный не только для анализа популяционной истории Сибири, но и для реконструкции эволюционной истории человека как вида.

Структура и происхождение мтДНК-гаплогрупп у аборигенов Горного Алтая, тубалар, а также жителей Приохотья, эвенов, остаются малоизученными. Применение ПДРФ-анализа в сочетании с секвенированием гипервариабельного сегмента мтДНК и выборочного полного секвенирования лишь немногих образцов (в силу недостаточного развития методов молекулярной генетики в то время) при описании изменчивости мтДНК этих популяций (Starikovskaya et al., 2005) являются недостаточно информативными для проверки существующих эколого-археологических и лингвистических моделей первоначального заселения Сибири человеком.

Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

2.1. Величина и состав выборки

Образцы крови были собраны в результате экспедиций, выполненных в 2005-2008 годы Р.И. Сукерником, Е.Б. Стариковской и И.О. Мазуниным. До начала взятия проб крови выясняли семейную историю, включая место рождения бабушки по материнской линии, а также язык, на котором она говорила. В итоге кровь брали у индивидов, не родственных как минимум до третьего поколения. Общая выборка составила 143 тубалара и 87 эвена. Информированные согласия получали от каждого донора индивидуально.

Образцы крови тубалар были собраны предпочтительно у лиц старшей возрастной группы, проживающих в следующих селениях: Урлу-Аспак, Паспаул, Умень, Кара-Кокша, Инырга, Салганда, Туньжа, Санькин-Аил, Кебезень, Артыбаш, Пыжа, Усть-Пыжа (Чойский и Турочакский район, Алтайская Республика). Всего было предпринято 5 экспедиций. За редким исключением, представители данной выборки были уверены в своем тубаларском происхождении по материнской линии. В ходе сбора образцов избегали индивидуумов, имеющих русское происхождение.

Образцы крови эвенов были собраны в одинадцати поселках: Чокурдах, Русское устье, Казачье, Хаир, Юкагир (Аллаиховский район, Республика Саха), Нелькан и Джигда на реке Майя (Аяно-Майский район), Тором, Уда, Чумикан и Тугур (Тугуро-Чумиканский район, Хабаровский край). Всего было предпринято 4 экспедиции. Основное количество образцов было взято у лиц, знавших о своем тунгусском происхождении, однако некоторые индивиды из Чокурдаха сомневались в выборе между эвенами и юкагирами; другие, с реки Мая, между эвенами и эвенками. В ходе сбора образцов избегали индивидуумов, имеющих якутское происхождение.

2.2.1. Выделение и очистка ДНК

Пробы крови общим объемом 6 мл брали из локтевой вены, с использованием вакуумной системы забора крови Vacutest с антикоагулянтом (КЗ-ЭДТА). В течение двух-трех дней кровь пассивно фракционировалась при +4°С, после чего отбирали лейкоцитарно-тромбоцитарный слой для последующего выделения ДНК.

ДНК выделяли, используя QIAamp DNA Blood Kit for DNA purification, QIAGEN Inc., согласно протоколу производителя. Для визуализации полученную ДНК разгоняли в 1% агарозном геле, содержащем GelStar Nucleic Acid Gel Stain, LONZA.

2.2.2. Гаплотипирование образцов

Для определения митохондриального гаплотипа использовали ПДРФ-анализ, включающий 14 рестриктаз (Alui, Ddel, Haelll, Hhal, Iiinïl, Hpal, Rsal, Taql, НаеII, Hindi, Accl, MseI, Avril, Tsp5Q9l)\ кроме того, проводили секвенирование первого гипервариабельного сегмента (ГВС-I), занимающего положение 16024-16383 п.н., а также секвенирование выборочных сайтов, не поддающихся рестрикционному анализу. Для сравнения использовали кембриджскую последовательность (Andrews et al., 1999). Принадлежность гаплотипа к филетической линии определяли по совокупности специфических полиморфных замен в нуклеотидной последовательности кодирующего и контрольного районов согласно постоянно обновляемой классификации (Achilli et al., 2004, 2005; Herrnstadt et al., 2002; Starikovskaya et al., 2005; Volodko et al., 2008).

ПДРФ-анализ. мтДНК каждого образца была амплифицирована на ПЦР-амплификаторе "MJ Mini Personal Thermal Cycler" (BIO-RAD) с двадцатью двумя парами специально подобранных праймеров (табл. 2). В результате амплификации получали пересекающиеся последовательности длинной в среднем, около тысячи пар нуклеотидов.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Мазунин, Илья Олегович, Новосибирск

1. Абрамсон Н.И. Филогеография: итоги, проблемы, перспективы //

2. Вестник ВОГиС. 2007. Т. 11. № 2. С. 307-331.

3. Сайке Б. Семь дочерей Евы // М.: Рипол Классик. 2003. С. 37-38.

4. Богораз ВТ. Древние переселения народов в Северной Евразии и в

5. Америке // Ленинград: Сборник Музея антропологии и этнографии Академии Наук СССР. 1926. Т. VI. С. 37-62.

6. Бахтин Н.Б., Головко Е.В., Швайтцер П. Русские старожилы Сибири:

7. Социальные и символические аспекты самосознания // Москва: Новое издательство. 2004. С. 47-71.

8. Вербицкий В. Алтайцы // Томские Губернские Ведомости. 1870. С. 12.

9. Володъко Н.В. Анализ изменчивости мтДНК юкагиров коренныхжителей полярной Сибири: Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук, Новосибирск, 2009. 99.

10. Гурвич КС. Этническая история Северо-Востока Сибири // М.: Наука.1966. стр. 24-39.

11. Дербенева О.А. Анализ изменчивости мтДНК коренных жителей

12. Нижней Оби и.Енисея (манси; кеты и энцы/нганасаны): Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук, Новосибирск, 2002. 99.

13. Долгих Б. Родовой и племенной состав народов Сибири1 в 17 веке //

14. Москва: Труды Института этнографии АН СССР. 1960. Т. 55. С. 3-23.

15. Ельцов П.Н., Володъко Н.В., Стариковская Е.Б., Мазунин И.О., Сукерник Р.И. Роль естественного отбора в эволюции митохондриальных гаплогрупп Северо-Восточной Евразии // Генетика. 2010. Т.46. № 9. С. 1247-1249.

16. Зубов В. Новое секвенирование ДНК // Труды семинара, Институттеоретической и экспериментальной биофизики РАН (Пущино) от 11 июня, 2009.

17. Лукашев B.B. Молекулярная эволюция и филогенетический анализ // БИНОМ. Лаборатория знаний. 2009. С. 168-185.

18. Наталъин П. 454-секвенирование (высокопроизводительноепиросеквенирование ДНК) // Биомолекула. 2008. http://biomolecula.ni/content/214

19. Потапов ЛИ Очерки по истории алтайцев // М. — Л. 1953. С. 173.

20. Потапов Л.П. Тубалары Горного Алтая // Этническая история народов Азии. 1972. С. 52-66.

21. Сукерник Р.И., Шур Т.Г., Стариковская Е.Б., Уоллес Д.К. Изменчивость митохондриальных ДНК у коренных жителей Сибири в связи с реконструкцией эволюционной истории американских индейцев. Рестрикционный полиморфизм // Генетика. 1996. Т.32. С.432-439.

22. Стариковская Е.Б. Изменчивость митохондриальных ДНК коренных жителей Чукотки в связи с генетической историей древней Берингии: Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук, Новосибирск, 1999. 85.

23. Туголуков В.А. Тунгусы (эвенки и эвены) Средней и Западной Сибири //М.: Наука. 1985. С. 139-183.

24. Эрман Л., Парсон П. Генетика поведения и эволюция // Пер. с англ. -М.: Мир, 1984. С. 54-97.

25. Achilli A., Rengo С., Battaglia К, Pala М., Olivieri A., Fornarino S., Magri

26. С., Scozzari R., Babudri N., Santachiara-Benerecetti A.S., Bandelt HJ., Semino O., Torroni A. Saami and Berbers—an unexpected mitochondrial DNA link // Am. J. Hum. Genet. 2005. V. 76. № 5. P. 883-886.

27. Achilli A., Rengo С., Magri С., Battaglia V., Olivieri A., Scozzari R.,

28. Alvarez-Iglesias V., Jaime J.C., Carracedo A., Salas A. Coding regionmitochondrial DNA SNPs: targeting East Asian and Native American haplogroups // Forensic Sei Int Genet. 2007. V. 1. № 1. P. 44-55.

29. Andrews R.M., Kubacka L, Chinnery P.F., Lightowlers R.N., Turnbull

30. D.M., Howell N. Reanalysis and revision of the Cambridge reference sequence for human mitochondrial DNA I I Nat. Genet. 1999. V. 23. P. 147.

31. Avise J.C. Phylogeography. The history and formation of species // Harvard

32. University Press. Cambridge. 20001

33. Avise J.C., Arnold J., Ball R.M., Bermingham E., Lamb T., Neigel J.E., Reeb C.A., Saunders N.C. Interaspecific phylogeography: the mitochondrial DNA bridge between population genetics and systematics // Annu. Rev. Ecol. Syst. 1987. V. 18. P. 489-522.

34. Behar D.M., Villems R., Soodyall H., Blue-Smith J., Pereira L., Metspalu

35. E., Scozzari R., Makkan TL, Tzur S., Comas D., Bertranpetit J., Quintana-Murci L., Tyler-Smith C., Wells R.S., Rosset S., Genographic Consortium. The dawn of human matrilineal diversity // Am. J. Hum. Genet. 2008. V. 82. P. 1130-1140.

36. Benoist J. Saint-Bartelemy: physical anthropology of an isolate // Am. J. Phys. Ant. 1964. V. 22. P. 473-487.

37. Bradley B., Stanford D. The North Atlantic ice-edge corridor: a possible Palaeolithic route to the New World // World Archaeology. 2004. V. 36. P. 459-478.

38. Bradley B., Stanford D. The Solutrean-Clovis connection: reply to Straus, Meitzer and Goebel. // World Archaeology. 2006. V. 38. P. 704-714.

39. Cann R.L., Stoneking M., Wilson A.C. Mitochondrial DNA and human evolution //Nature. 1987. V. 325. № 6099. P. 31-36.

40. Choi S.Y., Kim Y.E., Ahn D.B., Kim T.H., Choi J.H., Lee H.R., Hwang S.J., Kim U.K., Lee S.H. Construction of a DNA Chip for Screening of Genetic Hearing Loss // Clin. Exp. Otorhinolaryngology. 2009. V. 2. № 1. P. 44-47.

41. Comas D., Plaza S., Wells R.S., Yuldaseva N., Lao O., Calafell F.,

42. Betranpetit J. Admixture, migrations, and dispersals in Central Asia: evidence from maternal DNA lineages // Eur. J. Hum. Genet. 2004. V. 12. P. 495-504.

43. Cummins J.M. Fertilization and elimination of the paternal mitochondrial genome // Hum. Reprod. 2000. P. 152. P. 92-101.

44. Dahlberg G. Inbreeding in man // Genetics. 1929. V. 14. P. 421-454.

45. Derbeneva O.A., Starikovskaia E.B., Volod'ko N.V., Wallace D.C., Sukernik R.I. Mitochondrial DNA variation in Kets and Nganasans and the earlypeoples of Northern Eurasia. // Genetika. 2002a. V. 38. № 11. P. 15541560.

46. Derbeneva O.A., Starikovskaya E.B., Wallace D.C., Hosseini S.H., Lott M.T., Wallace D.C. Traces of early Eurasians in the Mansi of northwest Siberia revealed by mitochondrial DNA analysis // Am. J. Hum. Genet. 2002b. V. 70. № 4. P. 1009-1014.

47. Derbeneva O.A., Sukernik R.I., Volodko N.V., Hosseini S.H., Lott M.T.,

48. Wallace D.C. Analysis of mtDNA diversity in the Aleut of the Commanders and its implication for the genetic history of Beringia // Am. J. Hum. Genet. 2002c. V. 71. P. 415-421.

49. Derevianko A, Shimkin D. The paleolithic of Siberia // University of Illinois Press, Urbana and Chicago. 1998.

50. Derevianko A., Shunkov M. Formation of the Upper Palaelothic traditions in

51. Altai // Archelogya, Ethnographiya and Anthropologiya of Eurasia. 2004. V. 3. P. 12-40.

52. DiMauro S., Schon E.A. Mitochondrial disorders in the nervous system // Annu. Rev. Neurosci. 2008. V. 31. P. 91-123.

53. Els on J.L., Andrews R.M., Chinnery P.F., Lightowlers R.N., Turnbull D.M., Howell N. Analysis of European mtDNAs for recombination // Am. J. Hum. Genet. 2001. V. 68. P. 145-153.

54. Forster P. Ice Ages and the mitochondrial DNA chronology of humandispersals: a review // Philos. Trans. R. Soc. Lond. B Biol. Sci. 2004. V. 359. № 1442. P. 255-264; discussion 264.

55. Giles R.E., Blanc H., Cann H.M., Wallace D.C. Maternal inheritance of human mitochondrial DNA // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1980. V. 77. P. 6715-6719.

56. Goebel T., Waters M.R., O'Rourke D.H. The late Pleistocene dispersal ofmodern humans in the Americans // Science. 2008. V. 319. P. 1497-1502.

57. Gonder M.K., Mortensen H.M., Reed F.A., de Sousa A., Tishkoff S.A. Whole-mtDNA genome sequence analysis of ancient African lineages // Mol. Biol. Evol. 2007. V. 24. P. 757-768.

58. Graf K. "The Good, the Bad, and the Ugly": evaluating the radiocarbon chronology of the middle and' late Upper Paleolithic in the Enisei River valley, south-central» Siberia // J. of Archeology. Science. 2009. V. 36 P. 694-707.

59. Harpending H.C., Batzer M.A., GurvenM., JordeL.Bl, Rogers A.Rl, Sherry S. T. Genetic traces of ancient demography // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1998. V. 95. Pf 1961-1967.

60. Hartmann A., Thieme M., Nanduri L.K., Stempfl T., Moehle C., Kivisild T.,

61. Oefner P.J. Validation of Mircoarray-Based Resequencing of 93 Worldwide Mitochondrial'Genomes // Hum. Mut. 2009. V. 30. P. 115-122.

62. Herrnstadt C., Elson J.L., Fahy E., Preston G., Turnbull D.M., Anderson

63. Hewitt G.M. The structure of biodiversity insights from molecular phylogeography // Front Zool. 2004. V. 1. № 1. P. 4.

64. Ingman M., Gyllensten U. Rate variation between mitochondrial domainsand adaptive evolution in humans // Hum. Mol. Genet. 2007. V. 16. № 19. P. 2281-2287.

65. Janhunen J. Manchuria: An Ethnic History // Finno-Ugrian Society, Helsinki. 1996.

66. Jiang Y., Hall T.A., Hofstadler S.A., Naviaux R.K. Mitochondrial DNA mutation detection by electrospray mass spectrometry // Clin. Chem. 2007. V. 53. №2. P. 195-203.

67. Jobling M.A., Tyler-Smith C. The human Y chromosome: an evolutionary marker comes of age // Nat. Rev. Genet. 2003. V. 4. № 8. P. 598-612.

68. Johelson W. The Yukaghir and the Yukaghirized Tungus. The Jesup North

69. Pacific Expedition //New York: Leiden. 1910. V. I-III. 61 .Kerr R.A. Paleoclimatology. Looking way back for the world's climate future // Science. 2006. V. 312. P. 1456-1457.

70. Kmiec B., Woloszynska M., Janska H. Heteroplasmy as a common state of mitochondrial genetic information in plants and animals // Curr. Genet. 2006. V. 50. P. 149-159:

71. Krauss M. 1988. Many tongues-ancient tales. Peoples of the Amur and maritime regions. In: Crossroads of continents: cultures of Siberia and Alaska // (eds.W.W. Fitzhugh & A. Crowell). Smithsonian Institution Press, Washington, DC, 1988. P. 145-150.

72. Kuzmin Y. Siberia at the Last Glacial Maximum: environment andarchaeology // J. Arch. Res. 2008. V. 16. P. 163-221.

73. Lalueza-Fox C., Sampietro M.L., Gilbert M.T., Castri L., Facchini F.,

74. Pettener D., Bertanpetit J. Unravelling migrations in the steppe: mitochondrial DNA sequences from ancient central Asians // Proc. Biol. Sei. 2004. V. 271. P. 941-947.

75. Larsson N-G., Clayton D.A. Molecular genetic aspects of human mitochondrial disorders // Annu. Rev. Genetics. 1995. V. 29. P. 151-178.

76. Levin M., Potapov L. The People of Siberia // University of Chicago Press.1964. Chicago. IL.

77. Lum J.K., Cann R.L. mtDNA lineage analyses: origins and migrations of Micronesians and Polynesians // Am. J. Phys. Anthropol. 2000. V. 113. P. 51-68.

78. Maca-Meyer N., González A.M., Larruga J.M., Flores C., Cabrera V.M. Major genomic mitochondrial lineages delineate early human expansions // BMC. Genet. 2001. V. 2. P. 13.

79. Malyarchuk B., Grzybowski T., Derenko M., Perkova M., Vanecek T., Lazur J., Gomolcak P., Tsybovsky I. Mitochondrial DNA phylogeny in Eastern and Western Slavs // Mol. Biol. Evol. 2008. V. 25. № 8. P. 1651-1658.

80. Mellars P. Going east: new genetic and archaeological perspective on themodern human colonization of Eurasia // Science. 2006. V. 313. P. 796800.

81. Morral N., Bertranpetit J., EstivillX., Nunes V., Casals T., Giménez J., Reis A., Varon-Mateeva R., Macek M.Jr., Kalaydjieva L. The origin of the major cystic fibrosis mutation (delta F508) in European populations // Nat. Genet. 1994. V. 2. P. 169-175.

82. Neel J. V. The population structure of an Amerindiane tribe, the Yanomano // Ann. Rev. Genet. 1978. V. 12. P. 365-413.

83. Pakendorf B., Stoneking M. Mitochondrial DNA and Human Evolution // Annu. Rev. Genomics. Hum. Genet. 2005. V. 6. P. 165-183.

84. Pitulko V. V., Nikolsky P.A., Girya E. Y, Basilyan A.E., Tumskoy V.E.,

85. Koulakov S.A., Astakhov S.N., Pavlova E.Y., Anisimov M.A. The Yana RHS site: humans in the Arctic before the last glacial maximum // Science. 2004. V. 303. P. 52-56.

86. Pope K., Terrell J. Environmental setting of human migration in the circum

87. Pacific region // J. Biogeog. 2008. V. 35. P. 1-21.

88. RadloffW. Aus Sibirien // Leipzig. 1883. P. 213.

89. Rajkumar R., Banerjee J., Gunturi H.B., Trivedi R., Kashyap V.K. Phylogeny and antiquity of M macrohaplogroup inferred from complete mt DNA sequence of Indian specific lineages // BMC. Evol. Biol. 2005. V. 5. P. 26.

90. Redd A.J., Stoneking M. Peopling of Sahul: mtDNA variation in aboriginal Australian and Papua New Guinean populations // Am. J. Hum. Genet. 1999. V. 65. P. 808-828.

91. Roberts D.F. Disscussion. In: The genetics of migrant and* isolate populations // E. Goldschmidt, edi New. York. 1963.

92. Roberts D.F. Genetic studies of isolates // Modern trends in human genetics.1975. V. 2. P: 221-269.

93. Robin E.D:, Wong R. Mitochondrial^DNA molecules and- virtual" number of mitochondria per cell in mammalian cells // J. Cell. PhysioK 1988. V. 136: № 3.P. 507-513.

94. Saitou N., Nei M. The neighbor-joining method: a new method for reconstructing phylogenetic trees // Mol. Biol. Evol. 1987. V.4. P. 406-425.

95. SchejflerI.E. Mitochondria// Wiley-Liss. 2008. P. 96-141.

96. Schurr T.G., SukernikR.I., Starikovskaya Y.B., Wallace D.C. Mitochondrial DNA variation in Koryaks and Itel'men: population replacement in the Okhotsk Sea-Bering Sea region during the Neolithic // Am. J. Phys. Anthropol. 1999. V. 108. № 1. P. 1-39.

97. Schwartz M., Vissing J. No evidence for paternal, inheritance of mtDNA in patients with sporadic mtDNA mutations // J. Neurol. Sci. 2004. V. 218. P. 99-101.

98. Shlush L.I., Behar D.M., Yudkovsky G., Templeton A., Hadid, Y., Basis F., Hammer M., Itzkovitz S., Skorecki K. The Druze: a population genetic refugium of the Near East. 2008. PLoS ONE. 3 :e2105.

99. Smith D., Lewis D. Dendrochronology // DENDROCHRONOLOGY. 2007. P: 459-465:

100. Soares P., ErminvL., Thomson N., Mormina M:, Rito T., Rohl A., Salas A., Oppenheimer S., Macaulay V., Richards M.B. Correcting for purifying selection: an improved human mitochondrial* molecular clock // Am. J. Hum. Genet. 2009. V. 84. № 6. P. 740-759.

101. Wallace D.C. Mitochondrial DNA diversity in indigenous populations of the southern extent of Siberia, and the origins of Native American haplogroups // Ann. Hum. Genet. 2005. V. 69. P. 67-89.

102. Starikovskaya Y.B., Sukernik R.I., Schurr T.G., Kogelnik A.M., Wallace

103. D.C. mtDNA diversity in Chukchi and Siberian Eskimos: implications for the genetic history of Ancient Beringia and the peopling of the New World // Am. J. Hum. Genet. 1998. V. 63. № 5. P. 1473-1491.

104. Stringer C.B., Andrews P. Genetic and fossil evidence for the "origin of modern humans // Science. 1988. V. 239. P. 1263-1268.

105. Suomalainen A., Ciafaloni E., Koga Y., Peltonen L., DiMauro S., Schon

106. E.A. Use of single strand conformation polymorphism analysis to detect point mutations in human mitochondrial DNA // J. Neurol. Sci. 1992. V. 111. №2. P. 222-226.

107. Takezaki N., Nei M. Genetic distances and reconstruction of phylogenetic trees from microsatellite DNA // Genetics. 1996. V. 144. № 1. P. 389-399.

108. Tanaka M., Cabrera V.M., Gonzalez A.M., Larruga J.M., Takeyasu T., Fuku N., Guo L.J., Hirose R., Fujita Y., Kurata M., Shinoda K., Umetsu K., Yamada Y.,.Oshida Y, Sato Y, Hattori N., Mizuno Y, Arai Y., Hirose N.,

109. Ohta S., Ogawa O., Tanaka Y., Kawamori R., Shamoto-Nagai M., Maruyama W., Shimokata H., Suzuki R., Shimodaira H. Mitochondrial genome variation in eastern Asia and the peopling of Japan // Genome Res. 2004. V. 14. № 10A. P. 1832-1850.

110. Torroni A., Achilli A., Macaulay V., Richards M., Bandelt H.J. Harvesting the fruit of the human mtDNA tree // Trends. Genet. 2006. V. 22. P. 339345.

111. Torroni A., Neel J.V., Barrantes R., Schurr T.G., Wallace D.C. Mitochondrial DNA "clock" for the Amerinds and its implications for timing their entry into North America // Proc. Natl. Acad. Sei. USA. 1994. V.91.P. 1158-1162.

112. Wallace D.C. Why do we still have a maternally inherited mitochondrial DNA? Insights from evolutionary medicine // Annu. Rev. Biochem. 2007. V. 76. P. 781-821.

113. Wallace D.C., Ye J.H., Neckelmann SM, Singh G., Webster K.A., Greenberg B.D. Sequence analysis of cDNAs for the human and bovine

114. ATP synthase beta subunit: mitochondrial DNA genes sustain seventeen times more mutations // Curr. Genet. 1987. V. 12. P. 81-90.

115. Watanabe G., Umetsu K., Yuasa I., Sato M., Sakabe M., Naito E., Yamanouchi H, Suzuki T. A novel technique for detecting single nucleotide polymorphisms by analyzing consumed allele-speciflc primers // Electrophoresis. 2001. V. 22. № 3. P. 418-420.

116. Watson E., Forster P., Richards M., Bandelt H.J. Mitochondrial footprints of human expansions in Africa // Am. J. Hum. Genet. 1997. V. 61. P. 691704.

117. Wong L.J., Chen T.J., Tan D.J. Detection of mitochondrial DNA mutation using temporal temperature gradient gel electrophoresis // Electrophoresis. 2004. № 25. P. 2602-2610.

118. Zuckerkandl E., Pauling L. Molecules as documents of evolutionary history // J. Theor. Biol. 1965. V. 8. № 2. P. 357-366.