Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Полиморфизм митохондриальной ДНК в популяциях коренных жителей Чукотки

ВАК РФ 03.00.15, Генетика

Автореферат диссертации по теме "Полиморфизм митохондриальной ДНК в популяциях коренных жителей Чукотки"

од

""российская академия наук

сибирское отделение институт цитологии и генетики

На правах рукописи УДК 575.174:591

ИВАНОВА Алла Владимировна

полиморфизм митохондриальнои днк в популяциях коренных жителей чукотки

Генетика - 03.00.15

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Новосибирск, 1993

РГ6

Работа выполнена в Институте цитологии и генетики СО РАН, г. Новосибирск

Научные руководители: - академик РАН В.К.Шумный,

Институт цитологии и генетики СО РАН;

кандидат медицинских наук, М.И.Воевода,

Институт терапии СО РАМН

Официальные оппоненты: кандидат биологических наук,

И.К. Захаров,

Институт цитологии и генетики СО РАН, г. Новосибирск

доктор биологических наук, В.П.Пузырев,

Институт медицинской генетики РАМН, г. Томск

Ведущее учреждение: Институт общей генетики

имени Н.И.Вавилова, г. Москва

Защита состоится "_"_ 1993г. на

заседании специализированного совета Д-002.11.01 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора наук при Институте цитологии и генетики СО РАН в конференц-зале Института по адресу: 630090, г. Новосибирск, проспект академика Лаврентьева, 10.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института цитологии и генетики СО РАН.

Автореферат разослан "__ 1993 г.

Ученый секретарь

специализированного совета _ ^

доктор биологических наук —---А.Д.Груздев

Актуальность исследования МтДНК человека, первичная структура которой полностью определена, является весьма привлекательным инструментом для изучения полиморфизма в человеческих популяциях. Интерес к использованию мтДНК в популяционно-генетических работах объясняется такими важными свойствами мтДНК, как наследование строго по материнской линии, отсутствие рекомбинаций н высокая скорость накопления точечных замен в некодирупцих районах.

Последние результаты по изучению полиморфизма мтДНК в некоторых коренных популяциях Азии и Америки обеспечили дополнительной информацией исследования по реконструкции процессов заселения Северо-Американского континента. В настоящее время наиболее актуальным для создания целостной картины заселения Нового света является изучение коренных этнических групп, проживающих в северо-восточной Сибири.

Другой немаловажной причиной, вызвавшей в последнее время живой интерес к изучению генетической структуры малых народностей, является интенсивное продвижение человеческих популяций по пути к смешению или исчезновению. Это происходит либо из-за сочетания низкой рождаемости с высокой смертностью, либо под влиянием процессов урбанизации и миграции, ведущих к утрате исторической самобытности популяции. Даже популяции, не находящиеся под угрозой исчезновения, теряют отличительные особенности ввиду политического и социального пресса, ведущего к увеличению смешения со старыми и новыми соседями. В силу этих причин изучение генофонда еще сохранившихся популяций является сейчас настоятельной необходимостью.

Надо отметить, что изучение полиморфизма мтДНК в различных этнических группах лишь в сочетании с данными традиционной попу-ляционной генетики, а также с данными с антропологии, археологии и лингвистики, позволит заполнит!) "белые пятна" в истории расселения и эволюции человеческих популяций.

Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы являются определение и сравнительный анализ первичных последовательностей контрольного района, а также характеристика полиморфизма 7 района мт ДНК представителей двух популяций коренных жителей Чукотки - чукчей и азиатских эскимосов - для выявления генетического сходства и различий этих этнических групп, а также для выяснения их эволюционных взаимоотношений с другими изученными к настояще-

му времени популяциями Сибири, Северной Америки и 10го-Еосточной Азии.

Непосредственными задачами являлись:

1) секвенирование 400 нп контрольного района мт ДНК у 37 представителей популяции чукчей и 22 представителей популяции азиатских эскимосов;

2) секвенирование 400 нп контрольного района мт ДНК у 8 представителей окружающих популяций: коряка, эвена, эвенка, юкагира, нанайца, селькупа, бурята и русского;

3) филогенетический анализ изученных нами популяций, а также циркумполярных и индейских популяций Северной Америки к коренных жителей Горного Алтая;

4) амплификация 7-го района мтДНК 189 образцов представителей чукчей, 82 образцов представителей эскимосов, и электрофорети-ческий анализ продуктов ПЦР;

5) изучение рестрикционного полиморфизма по Нае Ш-сайту V- го района мт ДНК у 100 представителей чукчей, 43 представителей эскимосов.

Научная новизна. Определены и проанализированы контрольные районы мт ДНК у 57 представителей популяции коренных жителей Чукотки и 8 представителей окружающих популяций. На основании сравнительного анализа первичных структур мт ДНК в этих популяциях сделан вывод о генетической близости чукчей и азиатских эскимосов. Показано, что гетерогенность популяции чукчей частично обусловлена потоком генов со стороны окружающих популяций. На основании анализа полученных данных оценено время эволюции чукчей и азиатских эскимосов. Проведен сравнительный анализ изученных популяций с другими циркумполярными этническим группами, популяциями индейцев Северной Америки и коренными жителями Горного Алтая. Показана генетическая близость чукчей и азиатских эскимосов к гренландским эскимосам, эскимосам Аляски, хайда и атапаскам. Проведено изучение распространенности рестрикционного и делеционно-инсерционного полиморфизма 7-го района мт ДНК в популяциях чукчей и азиатских эскимосов. Полученные в работе данные, а также результаты сравнительного анализа полиморфизма контрольного и V районов мт ДНК в других изученных ранее популяциях согласуются с гипотезой заселения Нового Света из Центральной Азии.

Практическая ценность. На основании изучения полиморфизма мт ДНК

дана генетическая характеристика коренных популяций сэворо-еостскз россии, численность которых в последнее время неуклонно уменьшается. Выводы об общности этногенеза популяций Северной Америки и Сибири позволяют о большой вероятностью экстраполировать данные по предрасположенности лредстввителсй коренных североамериканских популяций к определенным генетически обусловленным заболеваниям нз сибирские этнические группы. Такая экстраполяция может оказаться весьма важной для разработки необходимых профилактических мер для предупреждения возможных заболеваний которые в силу различий в социально-экологических условиях проживания пока в сибирских популяциях нэ проявляются.

Молекулярно-генетическая характеристика на уровне анализа порвзпнкх последовательностей м? ДНК популяций чукчей и эскимосов важна также для определения дальнейшего направления популя-ционно-генетических исследований коренных этнических групп Сибири. Кроме того, эти исследования создают фундаментальную биологическую основу для понимали процессов этногенеза и формирования лингвистических и этнографических особенностей популяций. Апробация работы. Материалы работы докладывались на мвжлаборатор-ном семинаре по генетике животных ИЦиГ СО РАН (Новосибирск, 1993), на конференции "Актуальные ттробломи охраны здоровья малочисленных народов Севера" в Институте медицинских проблем Севера (Красноярск, 1993).

Публикации. По материалам диссертации опубликованы две работы и отправлено в печать 4 работы.

Структура и объем работы. Рукопись диссертации ышочает: введение, список сокращений и терминов, обзор литературы, описание материала и методов, изложение собственных экспериментальных данных, обсуждение результатов, а также выводы и список литературы. Общий объем диссертации составляет 99 страниц, включая 13 таблиц, 13 рисунков и список литературы (13 стр.), который содержит 120 работ, из них 31 на русском языке.

ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

Обзор литературы состоит из двух основных разделов. В первом дана общая этно-историческая и генетическая характеристика двух популяций Чукотки. Второй раздел посвящен описанию изучения полиморфизма мтДНК как нового инструмента эволюционной антропологии и популяционной генетики человека. В нем дается структурно-функциональная характеристика мтДНК, описываются основные

метода исследования полиморфизма нтДНК', ее биологические особенности, обуславливающие перспективность ее использования для изучения эволюции популяций человека, приводятся основные результаты изучения полиморфизма мтДНК в популяцих человека.

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ..

Выборка чукчей для секвенирования контрольного района мтДНК составила 37 человек, а эскимосов - 22 человека. Для анализа распространенности рестрикциошю-делеционного полиморфизма V-ro района мтДНК общая выборка составила 271 человек и включала 189 представителей популяции чукчей и 82 представителя популяции ескимосов. В анализ включались лишь лица, не имеющие очевидного родства по материнской линии, по крайней мере, в двух поколениях.

Для предварительной оценки эволюционных взаимоотношений чукчей и эскимосов с окружающими азиатскими популяциями было выбрано по одному образцу представителей эвенов, эвенков, юкагиров, коряков, нанайцев, селькупов, бурят и русских.

Образцы крови любезно предоставлены нам к.б.н. Т.И.Астаховой (Институт терапии СО РАМН), к.б.н. Л.П.Осиповой, к.б.н. Т.М.Ка-рафет и к.б.н. В.П.Вибе (ИЦиГ СО РАН).

Для анализа полиморфизма мтДНК применялись следующие методы: выделение тотальной ДНК из образцов крови, амплификация контрольного и V-ro района мтДНК, прямое секвенирование продукта ПЦР по методу Сэнгера, рестрикционный и электрофоретический анализ продуктов ПЦР V-ro района мтДНК, и, наконец, филогенетический анализ, проведенный совместно с сотрудником ИЦиГ Бабенко В.Н

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ (ГЛАВЫ 3 и 4) Характеристика полиморфизма контрольного участка мтДНК двух популяций Чукотки и отдельных представителей окружающих популяций

При секвенировании контрольного района мтДНК размером 400 нп у 37 представителей чукотской популяции выявлено 22 различных митотипа (митотип - вариант мтДНК, имеющий определенное сочетание нуклеотидных замен относительно кембриджской последовательности) (табл I). В 22 митотипах чукчей выявлено 24 точечных замены : 23 из них являются транзициями, в одном случав была выявлена трансверсия (Т -»• А). Этот тип мутаций по данным (Ward et al., 1991) является для контрольного района мтДНК событием в 30 раз, а по данным (Horal et al.,1993), в 10 раз более редким, чем транзиция.

Тб&пща 1

Митотипы, обследованной выборки* чукчей.

38 72 114 132 145 150 155 176 194 195 19Т 213 244 282 286 292 309 311 '319 332 339 340 348 383 Т-АТСТ G С А С С ССС С А Т Т С ТТА G CT

1

2

3

4

г 6

7

8 9

I О

II 1 2 13 U

15

16

17

18

19

20 21 22

Условные обозначения: N - номер мнтотапа, * - трансверсия, ? - но секвенировашый участок. В двух верхних рядах указаны относительные позиции нуклэотидов в контрольном районе. 1-я поз. соответствует

15980-й поз. в мтДНК (Anderson et al.» 1981).

N

I

Около половины точечных замен (10 из 23) встречаются лиаь по одному разу, частота остальных значительно варьирует. Замена в позиции 244 (С -»■ Т) выявлена во всех без исключения образцах. Ецо пять замен: 132 , 213 , 311 , 340 и 383 встречаются с высокой частотой (от 46% до 68%). Зто объясняется тем, что указанные точковые мутации составляет самый распространенный в изученной нами выборке чукчей митотип 1 либо его варианты (2-9).

При изучении сибирских эскимосов (табл. 2) в 22 образцах обследованной выборки выявлено 8 штотипов, которые характеризуются 15-ю точечными заменами. Все они оказались транзицияки, из енх 6 замен встретились в нашей работе по I разу, частота других варьирует, но1 наиболее представленными, как и у чукчей, являются замены, составляющие митотип I. Этот митотип у эскимосов встречается еще чаще (в 50% случаев). На втором маете по распространенности у асктюсов стоит митотип 17, его частота составляет 192. Отличительной особенностью выборки эскиносов являотся относительно высокая частота трех транзиций: 114 -й (14%), 150-й (27%) и 292-й (27%). Таблица 2

Нитотеш обследованной выборки эскимосов

К 114 Т 132 С 150 G 171 С 194 С 195 С 197 213 244 286 292 С С С A T 311 0 340 383 387 G Т С

1 Т Т Т т А с •

23 Т • • Т Т т ■ т А с •

24 Т • • Т т С т А с •

17 • А т с • с •

25 т А • т с • С Т

26 т А • т G • • •

27 С • т' т • • А С

28 С • • Т Т т • А с

Анализ распределения митотипов чукчей и эскимосов по поселкам показал, что в популяции сибирских эскимосов отсутствует выраженная приуроченность отдельных вариантов мтДНК к определенным поселкам. В каждом эскимосском поселке встречаются варианты ез разных групп митотипов. В популяции чукчей можно выявить определенную закономерность в распределении митотипов по поселкам. Митотип I и'его варианты встречаются, в основном, в прибрежных поселках (Лорино - 70%, Чаплино - 75%, Янрыкинот - 100%), в тун-

вых же поселках преобладают варианты митотипа 17 (60%) и 20% ходится но митоткп 19 и эго вариант 20.

На границе ареалов прокаванил различных популяций всегда исходят интенсивные двунаправленные процессы потока генов, предварительной оценки возможного вклада мтДНК окружающих ичвских групп в генетическую структуру популяций чукчей и ■ирских эскимосов, была отсчквонкрованы контрольные участки ЦК у 8-ми представителей окрукаквдих популяций (табл.3).

В этих последовательностях бнло выявлено 17 точечных замен, i они являются транзицияш: II пг них встречаются по одному iy. 12 из 17-ти обнаруженных транзиций встречаются в популяци-чукчей и эскимосов. Следует отметить, что замены, составляю-• еамнй распространенный чукотско-эскимосский кигсгйп I б этих [уляциях встречаются редко. Из шести замен этого варианта 1ько 244-я встречается почти во всех митотипах, 340-я и 383-я !вны обнаружены лишь по одному разу , а 132-я, 213-я и 311-я !оны отсутствуют вообще.

Отдельные митотипы из окружающих популяций.

Таблица 3.

1У- 38 39 114 150.166 194 240 243 244 282 308 312 319 332 340 348 383

щя Т Т т с, G С А С С л с с т т G С т

ÍHK С • с ■ т - • - - ■ •

згир С ■ с А т - •

ш ? ? с í ' ■ Т - • • • ■ •

эят т • т * ■ ■

:як ■ m 1 • • т с • ф

пькуп • G т ■ • с • т

зский А Т ■ т ■ • • с т

*аец 1' с

Наиболее частыми в изученных структурах мтДНК оказались э транзиции: в поз.114 (Т С) и 348 (С -»- Т). 114-я отмечена эвена, эвенка и юкагира; 348-я - у коряка, селькупа и русско. Митотипы эвенка и юкагира оказались идентичными, а митотипц ряка и селькупа - достаточно близкими.

Филогенетический анализ митотипов, выявленных у чукчей и Зирских эскимосов, выполненный методом иРвМА показал, что ми-типы из популяции эскимосов собираются в 3 кластера, а митоти-чукчей - в 4 кластера. Три из них сходны с найденными в попу-ции сибирских эскимосов, но характеризуются более высокой

too 90 80 70 £0 50 40 30 20 10

ЖшЦ

IV) Го IV, К 1ч» It IK 111 li"» lV 1 <ц I* le, 1ч I Оч

Щ ЕЖ, шшр,

Tei I ч» lew i I»»

Рис. 7,

Профили распределения точковых замен, обнаруженных в контрольном районе мт ДНК представителей различных популяций: А. Чукчи. Б. Азиатские эскимосы. В. Другие циркумполярные популяции (Shields et al., 19931. Г. Монголоидные популяции (Япония, Китай, Юго-Восточная Азия) [Horal et al., 1990; Stoneking et al.,

199U- . - 8 -

lo 1*3

*

внутригрупповой гетерогенностью и наличием промежуточных вариантов, а один близок к вариантам мтДНК, выявленным у селькупа и коряка. Кроме того, один кластер вариантов близок как к эскимсс-ким митотипам, так и к митотипам эвена, эвенка, и юкагира и занимает промежуточное положение между кили.

Сравнительный анализ полиморфизма контрольного района мт ДНК у представителей двух популяций Чукотки и окружающих этнических групп

При сравнительном анализе митотипов, обнаруженных у чукчей и эскимосов, было отмечено, что всего два из них (1 и 17) встречаются в обеих популяциях , причем частота их довольно высока, Митотип 1. как уже отмечалось выше, является самым распространенным в этих популяциях, хотя у. 5КЕИОС.ОЗ зго псстотч выше (50% по сравнению с 32,4% у чукчей). Второе место по встречаемости у эскимосов занимает митотип 17 (18,2%), у чукчей его доля составляет лишь 5,4%.

Сравнительный анализ частот отдельных мутаций в популяциях чукчей и эскимосов показывает, что встречаемость точковых замен, составляющих митотип 1, максимальна в обеих популяциях, но для некоторых из этих транзиций очевидны мегпопуляционнне различия, (рис I). Так, частота замены ? С в яозацазт 383 у эскимосов близхе к 100%, тогда как у чукчей она представлена ъ £2я случаев . Чаще встречается у эскимосов и 213-я замене (0 Т) (60 и 4655 соответственно). Варьирует такта частота друшх, менее распространенных замен. Так, налрлмер, тракзишга С« на А з поз. 150 и Т на С в позиции 2-92 для эскимосов являются довольно частыми событиям! (27,3%), в то время как у чукчей дня встречаются в ТО раз реже.Кроме того, есть замены, которые встречаются более одного раза в одной из популяций и "в 'выявлены в другой. Так, 38-я замена Т -*- С, 332-я (Т -» 0) и 343-я (0 Т) встречаются только в изученной Еыборке чукчей (ф, 8 и 5 % случаев). Всего у чукчей выявлено 10, а у эскимосов - две уникальных (не обнаруженных в другой изученной популяции) замены.

В целом из рисунка видно, что прсфиш распределения частот замен для двух изученных популяций сходны, несмотря на более ярко выраженное у эскимосов преобладание замен, составляющие митотип I.

о _

Критерий- % , вычисленный на основании разлге? в распределении частот отдельных митотипов в обеих популяциях показал, что

этк популяции достоверно не различаются.

Значение внутршопуляцконной гетерогенности, вычисленное в нашей работе для популяции чукчей оказалось несколько выше, чем для популяции эскимосов (4,48 и 3,47 соответственно). Значение мэшопуляционной гетерогенности составило 4,16 .

Исходя из значения максимальной дивергенции между отдельными митотипами , а также из значений внутрипопуляционной гетерогенности, учитывая, что скорость эволюции контрольного участка ктДНК по литературным данным равна 1% дивергенции за 8950 лет (Lundatrom et al., 1992), были рассчитаны верхние и нижние' границы возраста популяций чукчей и эскимосов. Для эскимосов границы этих значений лежат в пределах от 8 до 15-16 тысяч лет. Для чукчей временной период, необходимый для достижения рассчитанного нами значения внутрипопуляционной дивергенции, должен быть 10 тысяч лет. Учитывая возможность дрейфа генов, вероятно, эту оценку следует считать завышенной. В связи с этим отдельно вычислено время дивергенции для вариантов митотипа 1, которое составило ~9 тысяч лет.

Сравнение митотипов, представленных в выборках чукчей и эскимосов с митотипами окружающих азиатских популяций показало, что у эскимосов нет ни одного общего митотипа с вариантами мтДНК пограничных популяций. В чукотской популяции обнаружен митотип 14, идентичный последовательностям контрольного района мтДНК представителей популяций эвенков и юкагиров. Кроме того, у чукчей обнаружены митотипы 19 и 20, которые по трем заменам сходны с митотипами коряка и селькупа.

Полиморфизм V района мтДНК в некоторых этнических группах коренных жителей азиатской части России: сопоставление -с литературными данными.

Делеция 9 пн, инсерция 4 или 9 пн и замена в Нае Ш-сайте в V-м районе мт ДНК, описанные в литературе (Саш et al., 1983., Wrlstmick et al., 1987., Schleids et al., 1992) могут служить дополнительными маркерами для слежения за миграционными процессами в популяциях.

Первые опубликованные данные по полиморфизму V-ro района мтДНК в популяциях коренных жителей азиатской части России продемонстрировали наличие делеции у 6,7% коренных жителей Горного' Алтая (Shlelda et al., 1992). Кроме того, в этой же работе был начат скрининг вариабельности V района мт ДНК у чукчей и азиатских

эскимосов: делеции в этих выборках выявить не удалось. Поздяээ делеционно-инсерцвонннй и рэстрикционный пожморфгам 7 района нт

ДНЯ изучался в пспуляцяях эвенков, бурят и селькупов ('.Ьаяота s др., I9S3). "Азиатская" дэдоция Зала обнарузвяя только й поаулг-::»;•.: Суре« (бД-й). В отоЗ т rpycrs у одного толсзячя бнл? H«!»w>- ' /з лссэрцчя. Уаткнозлеко, -r:o размер шсэрцгга нэт-.ьше 9 ш я г>г-роятно кдонтичян варианту, выявленному в популяциях выжюдк&а га Вго-Всоточной Азии [Сапп et al., 19.3.3, 1937) ;.-оеголо"

(СайОууапш л др., 1391), яавгзряу зстапку ет 4 ш - Б'-СССО-й', ■ У ь^янков и с&шгупс» делоцэд ив отаячена, r.o г&саггас гг>-гекз Я*81Л "о Avail сэПт е по?.624Э (II,"? л Г;.35}

В 1993 году наш била продолжена работа по изучению поян-

Mf)!iiiM:-4vifj v uaiiOna a ¿¡JjiC ЛС^'.'ХлЦЛ.™ Чукотка:

чукчей а аамм-ских зскийосог. В-Ссркг г^гу?^*???!?^ р»стар«.«<и за счет представителей нескольких прибрекных и тундровых поселков. Несмотря на большое число обследованных, Еарнзбэдкгастя V районэ мт ДНК в этих популяциях выявить не удалось (табл.4).

Таблица

Делеционно-инсерционпый и рэстрикционный полиморфизм V района мтДНК в изучешшх популяциях азиатской части Poccsi

bonyjiniiKi-;

Лелецпя О ттп

(11 % )

йнеетли'я 4 п-н

("N: % )

чут^ЧЯ

Азиатскую

эскимоса

обэпки

Бурлты

Селькупы

ГР9: 0,00

£2; 0,00

52; О.00

I5S; в,30

12.8; 0,00

183; 0,00

SC * 0- 00

82; С,00

159; 0,62

128; О,СО

Ava II csSt

( ?J )

ICO; С >п

4С; 0

Ö2; Л 40

137: 0,73

123; 2,34

Примэчашю: II - численность выборки

В целом, во "всех работах по изучению вариабельности V района мт ДНК в популяциях азиатской части России, выявлено три ми-тотипа мт ДНК, образованные различными сочетйгпямя двух яэдвыор-фных маркеров V-ro района, характерных для цасолбкяя Даш и Жо рики . Распределение их частот имеет выраженную географическую специфичность, наиболее интересной особенностью которой является возможность выделения, по наличгм и отнутствлз л>г?цяи, ганой и-северной групп популяций. Изучению Htowsi популяцгт:: чукче3 п азиатских эскимосов отличаются от других иодвыборок присутстшсм только одного митотипа, на включающего ем Ava II сайта, ки дэде-

ЦЙИ.

ПолншвФизм мт ДНК у представителей двух популяций Чукотки: сопоставление с литературными данными (Horal et al.,1990, Stone-■ king et al.. 1991, Shields et al., 1992, 1993). .

Сравнение частот отдельных замен, обнаруженных нами в мито-типах чукчей и эскимосов, с частотами этих замен в других обследованных к настоящему времени популяциях (рис.1) позволило вылезть наиболее характеристические.замены.

I. Древние замены, часто встречающиеся во всех, без исключения, обследованных популяциях: 244-я и 383-я.

'2. Замены, встречающиеся с высокой частотой только в циркумполярных популяциях в у индецев нуу-чан-нулс: 132-я, 311-я и 340.

3. Замены, с невысокой частотой обнаруженные практически во всех обследованных этнических группах: 114-я и 150-я . Надо отметить, что у чукчей и эскимосов частота этих замен довольно высока.

4. Ходкие замены, по одному разу выявленные в нашей работе и не выявленные или также редкие для других популяций: 171-я, 17б-я, 309-я, 339-я, 387-я.

5. "Экзотические" замены: 332-я замена, редко встречающаяся в циркумполярных грушах, но с высокой частотой представленная в негроидной группе (~65£).

-В целом, если сравнить профили распределения частот отдельных замен для двух изученных нами популяций Чукотки с циркумполярными и монголоидными попудяциями, видно, что в циркумполярных группах самые высокие значения частот наблюдаются для шести замен митотипа 1 (с некоторым снижением встречаемости 213-й замены), а в монголоидных популяциях профиль распределения этих частот заметно сглаживается, только 244-я замена по-прежнему остается самой распространенной, и несколько выделяются на фоне остальных частоты 383-й и 150-й замен (рис.1).

Сравнение обследованных нами -популяций с циркумполярными популяциями Америки (эскимосы Аляски, гренландские эскимосы, атапаски и хайда) показало их несомненную близость друг к другу. Варианты митотипа 1 являются преобладающими во всех шести этнических грушах. Низкий уровень дивергенции внутри и между арктическими популяциями позволяет считать их относительно молодыми. Небольшое -разнообразие митотипов в сочетании с большими географическими расстояниями, разделяющими все эти группы (например, чукчи - и индейцы хайда с северной территории Канады; сибирские

эскимосы, эскимосы Аляски - и гренландские эскимосы), позволяет

предположить, что миграция предковых групп этих популяций, их расселение по большой территории произошли за относительно короткое время.

Сравнительный анализ мт ДНК циркумполярных популяций и мтДНК индейцев Северной ¿моряки показал высокие значения дивергенции между ними, несмотря на то, что предполотательно предко-вый вариант мт ДНК для всех индейских племен - митоткп 6, обнаруженный в нашей работе у представителя чукчей, отличается от гипотетического предкового варианта мт ДНК для всех циркумполярных популяций - митотипа 1 (Shields et al, 1993) отсутствием всего одной замени (213-й). При сравнении митотипов индейцев Северной Америки видно, что они отличаются друг от друга большим числом замен (от 6 до 13), тогда как'большинство митотипов циркумполярных групп имеют отличия по одной-трем, максимум пяти заменам. Это еще раз указывает на различный возраст этих популяций и большие генетические дистанции мезду ними.

Исходя из значений межпопуляционной гетерогенности, вычисленных нами для всех анализируемых популяций, методом минимальных квадратов было построено дерево, отражающее филогенетические взаимоотношения девяти анализируемых популяций (рис.2). На зтом дерево длина ветвей пропорциональна возрасту популяции. Как мои-но заметить, все циркумполярные популяции образуют ветви одного кластера и довольно близки между собой. Сибирские эскимосы находятся ближе ко всем остальным популяциям эскимосов и к атапаскам, нежели к своим соседям чукчам. Отдельный кластер образуют североамериканские индейцы и популяция алтайцев. Примечательно, что индейцы Аляски (хайда и атапаски), относящиеся к языковой груше индейцев на-дене, вопреки данным классической генетики (Schell et al., 1978; Harper, 1980) и лингвистики (Cavalli-Sfortza, 1988; Greenberg and Ruhlen, 1992) гораздо блике, по нашим данным, к чукчам и к эскимосам, чем к группе индейцев америнд (якима, нуу-чан-нулс). Алтайская популяция, несмотря на большие значения межпопу ляционной дивергенции, оказалась, в одном кластере с индейцами якима и нуу-чан-нулс, но длина ветви для данной этнической группы, больше всех остальных. Родство данной группы с индейцами америнд можно обнаружить и проанализировав частоты ряда характеристических замен в контрольном участке мт ДНК . Почти все замены, наиболее часто встречающиеся у

индейцев америнд, с высокой частотой отмечаются и на Алтае и, кроме того, прослеживаются через все циркумполярные популяции. Надо отметить, что одновременно отмечается постепенное уменьшение частоты характеристических мутаций в направлении Юге-Восточной Азии и болев выраженное их уменьшение по направлэнип к Европе. Также следует отметить наличие наиболее "дразких" заме;; у представителей негроидной расы. Эти данные, в совокупности с результатами филогенетического анализа (рис. 2), выполненного имеющемся в нашем распотэяжении материале, согласуются с одним kj иутсЗ мигреции человека, предлохетгом (Caval 1 i-Sfortza, 1У9! ч простирающегося от Восточной Африки через Центральную дзма, Алтай до побережья Тихого Океана и далее на американский континент. Анализ распределения азиатское доле1™™ и помимо]«г«««« по Нае-III сайту в поз.8249 среди коренных популяций азиатский части России и популяций Северной Америки позволяет сделать дополнительные предположения о взаимоотношениях ¡этих этнически}; групп. Азиатские популяции Сибири (эвеш, эвенки, юкагиры, коряки, чукчи, эскимосы), как и эскимосы Аляски, гренландские эскимосы, алеуты, атапаски, хайда и якима, не имеют делении. Эти данные получены в нашей работе и (Shields et al., 1993). Напротив. у бурят (Нзинова и др., ЮТ), монголов (Оямбууйт'яч ц /тр, 1SS1), а так*» коренных жителей кшчч (Shields et al, 155?4 встречается с частотой п'7%, что позволяет предположить ах э^лях--циокнао отношения с азиатскими, юго-восточными и тасоокеакекздо этничепкю.к грушами (Cann et al., 1983, Horai et al., 1ЭД6, WrlshniK et al., 1987, Hertzberg et al., IS89). Кроме тего деления обнаружена и у некоторых индейцев амуринд Северней Америки, Центральной Америки и Юнсгой Америки (Shurг et al.,1990, T/arJ et al.,1991, Torronl et al.,1992, Horai et al., 1993). Это согласуется с гипотезой о том, что предки- америнд индейцев, имеющих д&лецию, заселили Новый свет задолго до того, на?; радон,пальники циркумполярных популяций, в том числе и индейце на-дене заселили свои ареалы проживания.

Выявление рестрикционного полиморфизма по Нае Ill-сайту- у древнего представителя индейских племен Флориды (ГазЬо et al., 1988) и наличие его з Центральной Сио.ши (эбс-екя - П,3% купы - 2,3%) [Иванова и др., 1993]; такт подтверждав а щ-аъггь-ность предположения заселения Нового света из Центральной Азии .

Имеющихся данных, конечно, язяо недостаточно для геконст-

рукции глобальных процессов миграции человека , однако, они в какой-то мере помогают определить географическую направленность дальнейших исследований.

Следует также отметить, что анализ полиморфизма мт ДНК не может считаться достаточным для решения вопросов о закономерностях эволюции человеческих популяций и формирования их генофондов, а является дополнительным инструментом для популяционной генетики и антропологии, который следует использовать в совокупности со всеми имеющимися традиционными подходами.

выводы

1. Значительная часть митотипов контрольного района мт ДНК, выявленная в популяции чукчей и азиатских эскимосов, представлена идентичными или близкими, отличающимися между собой на 1-2 замены, вариантами, что свидетельствует об общности происхождения этих этнических груш.

2. В популяции азиатских эскимосов обнаружены три линии митотипов, различающиеся 6-8 заменами на 400 нуклеотидных пар контрольного района мт ДНК. Оценка возраста популяции азиатских эскимосов, рассчитанная из времени максимальной дивергенции между отдельными митотипамии и из значения внутрипопуляционной гетерогенности составила 8-15 тысяч лет.

3. В популяции чукчей обнаружено 4 линии митотипов. Три из них сходны с выявленными в популяции эскимосов, но характеризуются более высоким значением гетерогенности внутри линии и наличием промежуточных вариантов между ними.

4. Одна из линий митотипов, выявленных в популяции чукчей, близ--ка к вариантам мт ДНК, обнаруженным у селькупа и коряка, а другая занимает промежуточное положение между митотипами, найденными у эскимосов, с одной стороны и у эвена, эвенка и юкагира, с другой.

5. В популяции чукчей выявлено относительно высокое (4,37), по сравнению с популяцией азиатских эскимосов (3,71), значение внутрипопуляционной гетерогенности, что, вероятно, обусловлено потоком генов со стороны окружающих популяций.

6. Оценка возраста популяции чукчей, исходя из значения внутрипопуляционной гетерогенности составила 10 тысяч лет. Учитывая возможное завышение величины гетерогенности за счет вариантов мт ДНК из окружающих популяций, отдельно рассчитано максимальное время эволюции наиболее распространенного в этой этнической

группе митотипа, которое составило 9 тысяч лет.

7. Популяция азиатских эскимосов, по результатам филогенетического анализа полиморфизма мт ДНК, ближе к эскимосам Аляска и Гренландии, н также к атапаскам, чем популяция чукчей.

8. Распределение характеристических точковых замен контрольного района, а также рестрикционно-делеционных маркеров 7-го района мт ДНК в различных этнических группах Северо-Восточной Азия и Северной Америки, в совокупности с результатами филогенетического анализа, свидетельствуют об эволюционном родстве этих популяций, что согласуется с возможным путем миграции человека из Восточной Африки через Центральную и Северо-Восточную Азию в Новый Свет.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. М.И.Воевода, Д.Ф.Шилдс, А.В.Иванова, А.В.Авксентюк.Т.Ы.Кара-фот, В.П.Вибе, К.Хекер, Д.Рид. Изучение распространенности азиатской делеции митохондриальной ДНК в некоторых популяциях коренных жителей Сибири и Аляски. Материалы II-й конференции "Генетика человека и патология" Изд-во Томского Университета, 1992, С.59-60.

2. М.И.Воевода, А.В.Иванова, А.В.Азксентюк, TIA.Астахова, А.С.Шубников, В.Н.Бабенко, Д.Ф.Шилдс. Полиморфизм митохондриальной ДНК в популяциях коренных жителей Чукотки. Материалы конференции "Актуальные проблемы охраны здоровья малочисленных народов Севера", Красноярск, 1993.'

Подписано к печати 8.09.93

Формат бумаги 60x90 1/Гб. Пвч. л. I. Уч.-изд. л. 0,7 Тираж НО экз. Заказ 112

Ротапринт Института цитологии и генетики СО РАН

630090, Новосибирск, проспект академика М.А.Лаврентьева, 10