Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Популяционно-генетическое исследование народов Дагестана по данным о полиморфизме Y-хромосомы и Alu-инсерций

ВАК РФ 03.00.15, Генетика

Автореферат диссертации по теме "Популяционно-генетическое исследование народов Дагестана по данным о полиморфизме Y-хромосомы и Alu-инсерций"

На правах рукописи

ЮНУСБАЕВ БЛЯЛИТ БУЛАТОВИЧ

ПОПУЛЯЦИОННО-ГЕНЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ НАРОДОВ ДАГЕСТАНА ПО ДАННЫМ О ПОЛИМОРФИЗМЕ У-ХРОМОСОМЫ И АЬи-ИНСЕРЦИЙ

03.00.15 — генетика

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

УФА-2006

Работа выполнена в Институте биохимии и генетики Уфимского научного центра Российской академии наук

Научный руководитель: доктор биологических наук,

профессор Хуснутдннова Эльза Камилевна

Официальные оппоненты: доктор биологических наук,

профессор Спицын Виктор Алексеевич

доктор медицинских наук, профессор Викторова Татьяна Викторовна

Ведущая организация: Институт общей генетики им. Н. И. Вавилова Российской академии наук, Москва

Защита диссертации состоится 27 декабря 2006 г. в 10 часов на заседании Регионального диссертационного совета КМ 002.133.01 при Институте биохимии и генетики Уфимского научного центра РАН по адресу: 450054, г. Уфа, Проспект Октября, 71,

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке Уфимского научного центра РАН

Автореферат разослан 27 ноября 2006 г.

Ученый секретарь

регионального диссертационного совета,-»£6.н. --- БрхЙулатова С.М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность проблемы. Республика Дагестан является одним из уникальных регионов мира как с точки зрения разнообразия естественно-географических условий, так и по этнокультурному многообразию проживающего здесь населения и сложности исторнко-генетических проблем. В настоящее время в республике Дагестан насчитывается около 26 коренных народностей, говорящих на различных языках кавказской, алтайской и индоевропейской языковых семей (Ибрагимов М.-Р.А., 2002). Знакомство с историческими и археологическими сведениями о Дагестане дает представление О возможных генетических истоках коренного населения. Однако без изучения генетической структуры народов этого региона, невозможно оценить какие события в прошлом сыграли ключевую роль в формировании современного состояния генофонда. Впервые популяции Дагестана были изучены с помощью различных антропологических программ (Бунак В. В., 1953; Дебец Г. Ф., 1956; Миклашевская Н. Н, 1960; Гаджиев А.Г., 1972; Алексеев Н. Н., 1974). Дальнейшие работы были основаны на использовании биохимических и различных генетических маркеров (ВагОДат в. « а1, 1994; Казд&е I. й а1., 2001, 2003, 2004; Булаева К.Б. с соавт., 2003, 2004; ВЫауеуа К.В. е! а)., 2003, 2006). Известна целая серия генетико-адаптационных и генетико-эпцдемиологических исследований в популяциях Дагестана (Булаева К.Б., 1995, 2003), однако, работы, так или иначе касающиеся проблемы этногенеза коренных народов, пока не дали однозначной генетической оценки происхождения генофонда народов Дагестана. Результаты антропологических исследований, хотя и указывают на участие популяций Передней Азии и Европы в этногенезе народов Дагестана, все же не позволяют определить их относительный генетический вклад. Исследования, проведенные Булаевой К.Б, с соавт. (2003, 2004, 2006), ставят под сомнение участие популяций Передней Азии в формировании генофонда народов Дагестана, однако анализ У-хромосомных и мтДНК маркеров в целом по Кавказу указывает, на присутствие переднеазнатского компонента (Каз1Лге I. е! а1., 2003, 2004). Таким образом, наиболее интересный аспект изучения генетической структуры народов Дагестана - реконструкция происхождения генофонда, пока остается не решенной. Наиболее адекватным и продуктивным подходом в изучении данной проблемы является филогенетический метод с использованием маркеров У-хромосомы и мтДНК.

Цель и задачи исследования. Целью данной работы является исследование генетической структуры популяций Дагестана по аутосомным и У-хромосомным маркерам.

В соответствии с целью исследования были поставлены следующие задачи:

1. Определить частоту аллелей 12-и А1и-инсерцнонных локусов в 9 популяциях Дагестана.

2. Оценить гетерогенность и степень генетической дифференциации популяций Дагестана по частотам аллелей 12 А1и-инсерционных локусов,

3. Провести сравнительный анализ генетической структуры народов Дагестана и западной Евразии по частотам аллелей А1и-ннсерционных локусов.

4. Провести анализ полиморфизма 33-х дналлельных локусов нерекомбиннрующей области У-хромосомы и определить частоты галлогрупп в исследуемых популяциях Дагестана.

5. Провести филогеографический анализ галлогрупп У хромосомы в популяциях Дагестана.

Научнан новизна. Впервые в популяциях Дагестана (аварцев, даргинцев, табассараицев, лезгннов, андийцев, багуалннцев, чамалинцев, кумыков и караногайцев) проведен филогеографический анализ галлогрупп У-хромосомы с использованием 33 диаплельных маркеров нерекомбинирующей области У-хромосомы. В составе У-хромосомного пула популяций Дагестана выявлено 19 монофилетических линий У-хромосомы, что позволило оценить возможные источники происхождения отдельных элементов всего генофонда автохтонных групп. Установлено, что 60% галлогрупп У-хромосомы (Л и XI) в популяциях Дагестана являются характерным компонентом генофонда популяций всей Передней Азии, Впервые по частотам аллелей А1и-инсерционных локусов проведен сравнительный анализ популяций Дагестана с популяциями Передней Азии и Европы. Впервые показана генетическая близость жителей горной и предгорной частей Дагестана к популяциям Передней Азии.

. Научно-практическая значимость. Полученные результаты совместно с данными археологии и антропологии могут быть использованы при решении вопросов этногенеза коренных народов Дагестана. Результаты исследования могут быть использованы при чтении курсов популяционной генетики и антропологии на биологических факультетах университетов.

Положения, выносимые на защиту:

1. Соответствие распределения частот Alu инсерций в популяциях горной и предгорной частей Дагестана таковому в популяциях Передней Азии.

2. Относительно высокая степень генетической дифференциации (Gst=4%) в популяциях Дагестана по сравнению с популяциями Европы (Gst=2%) по частотам 12 Alu инсерций.

3, Генетическая гетерогенность равнинных жителей (кумыков, каранотайцев) и малочисленных горных изолятов Дагестана (андийцев, чамалинцев, багуапиицев) по данным о распределении частот 12 Alu инсерций. Генетическая гомогенность табассаранцев, лезгинов, аварцев и даргинцев.

4. Присутствие в Y-хромосомном пуле багуапинцев, андийцев и лезгин гаплогрупп IIa, IIb н 11с, характерных для генофонда популяций Европы.

5, Обособленность популяций Дагестана от жителей других регионов Северного Кавказа в генетическом отношении необычными для этого региона низкими частотами гаплогрупп J2 и Си высокой частотой гапло группы Л.

6, Гаплогруппа J Y-хромосомы, составляющая основную долю отцовских линий популяций Дагестана, является характерной для генофонда населения Передней Азии.

Апробация работы. Результаты исследования были представлены на Всероссийской конференции Вавиловского общества генетиков н селекционеров "Генетика в XXI веке: современное состояние и перспективы развития" (Москва, 2004), VIII Всероссийском популяционном семинаре "Популяции в пространстве и времени" (Ниж. Новгород, 2005), конференции Европейского общества генетиков человека (Прага, 2005), V съезде Российского общества медицинских генетиков (Уфа, 2005).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 работ. Структура и. объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, результатов исследования и обсуждения, заключения, выводов и списка литературы. Работа изложена на 107 страницах машинописного текста, содержит 8 таблиц и 12 рисунков, ^писок литературы включает 125 источников. Материал исследования.

В работ« использованы образцы ДНК 617 неродственных индивидов -представителей девяти коренных народов Дагестана: аварцев (п=60), даргинцев

(n-73), лезгинов (n-48), табасаранцев (n=54), чамалинцев (n=35), багуалинцев (n=32), андийцев (n=62), кумыков (n-111) и караногайцев (п-142). Забор крови проводился в ходе экспедиционных выездов в Республику Дагестан в 2001-2002 гг.

Методы исследования. Выделение ДНК проводили методом фенольно-хлороформной экстракции из цельной венозной крови (Mathew С.С., 1984). Генотипированне 12 Л/ц-инсерционных локусов (PV92, В65, TPA2S, ACE, АРОА1, А25, Ya5NBC123, YaSNBC27t Ya5NBCÎ82, Ya5NBC148, Ya5NBC51, Ya5NBC102) проводили методом полимеразной цепной реакции (ПЦР). Анализ дналлельных маркеров нерекомбинирующей области Y-хромосомы проводили по следующим 33 локусам: М9, М89, YAP (Ml). M i 74, M40, M35, M130, M48, 12ß, M267, M172, M201, M342, PIS. M170, M2S3, P37, M23Î, Tat(M46), P43, MI28, M20, M 17S, M70, 92R7, M207. Ы242, M306, SRY1S32, M73, M269, M124, LLY22g. Классификация маркеров проведена согласно протоколу "Y chromosome consortium" (The YCC, 2002; Jobling MA. and Tyler-Smith С., 2003). Детекцию аллелей полиморфных локусов проводили с помощью рестрикционного анализа ПЦР продуктов с последующим разделением фрагментов рестрикции в 2% агарозном геле или с помощью секвеннровання на автоматическом секвенаторе ABI Prism 310 (Applied Biosystems).

Статистическая обработка полученных результатов. Во всех выборках по каждому локусу проводилось тестирование соответствия распределения генотипов равновесию Харди-Вай нберга с использованием точного критерия Фишера (Guo S.W. and Thompson Е.А., 1992) в программе Genepop 3.3 (Raymond M. and Rousset F., 1995). Статистическую значимость отличий частот аллелей между выборками оценивали с помощью Хи-квадрат критерия (Жнвотовский JI.A., 1991). Генетические расстояния между популяциями рассчитывали по формуле M. Nei (Nei M., 1987). Коэффициент генной дифференциации Gst рассчитывался на основе формул М. Nei (Nei M., 1983). Ожидаемая гетерозиготность и ее стандартная ошибка рассчитаны с помощью программы DISPAN (Tatsuya О., 1993). Показатель генетической дифференциации - параметр с, рассчитан с помощью модуля popgen (Marchini J. et al., 2004) программной среды R 2.4.0 (Ihaka R. and Gentleman R., 1996). Сходства генетической структуры популяций оценивали на основе матриц генетических расстояний методом многомерного шкалирования в программе SPSS 8.0 (SPSS Inc., 1989-1997, Chicago, Illinois). Корреляцию

матриц генетических и географических расстояний оценивали тестом Мантеля в программе Arlequin 2.000 (Schneider S. et al., 2000). Для оценки микросатеялитной изменчивости рассчитана несмещенная дисперсия числа повторов v (Животовский Л.А., 2006). Статистическую значимость отличий дисперсии V между популяциями оценивали с использованием F-критерия (Лакин Г.Ф., 1990). Построение медианной сети было проведено с помощью алгоритма "ближайшего соседа" (Bandelt H-J. et al., 1999) в программе network 4.2.0 (Fluxus Technology, 2004). Карта распределения гаплогрупп была построена в программе Surfer 8.00 (Golden software Inc, 1993-2002).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ Анализ полиморфизма Alii-ннсерционных локусов в популяциях Дагестана По результатам генотипирования 12 аутосомных Alu-инсерцнонных локусов у 617 неродственных индивидов девяти коренных этнических групп Дагестана были получены оценки частот AIu-инсерций в каждом локусе и подсчитаны стандартные ошибки (табл. 1). Результаты попарных сравнений популяций по частотам аллелей изученных локусов показали, что аварцы, даргинцы, лезгины и табассаранцы, которые по численности составляют почти половину населения Дагестана, являются генетически гомогенными, тогда как андийцы, чамалинцы, багуалинцы (андо-дидойские группы) оказались генетически гетерогенными (табл. 2).

Частоты Alu-инсерций во всех изученных нами популяциях горных и предгорных районов (андийцев, даргинцев, табассаранцев, лезгинов, чамалинцев, багуалннцев и аварцев) статистически значимо отличаись от таковых у степных жителей (кумыков н караногайцев). Показатель генной дифференциации Gst, рассчитанный по одиннадцати локусам (Pv92, АСЕ, АРОА1, YaSNBCm, Ya5NBC27, В65, ТРА25, Ya5NBC5l, Ya5NBCI02, Ya5NBC14S, Ya5NBC182), дня всех изученных популяций Дагестана составил 0,04, что в два раза выше, чем для популяций Европы, где данный показатель составил 0,02 (Watkins W.S. et al., 2003). Для того чтобы оценить, какие из популяций вносят наибольший вклад в высокий показатель Gst, для каждой популяции рассчитан параметр с (табл. 3).

Таблица 1

Распределение частот 12 Alu инсерцнй и ожидаемая гетерозиготность в популяциях Дагестана

Доку« Популяция

Ii, ч ■. . i* '3 & ■< « - £ l * i . | 3 i ■ я ¡11 ht V ■ I <£■ l t £ i 1 f

PV92 ■ 0,38±0,05 0,35*0,05 031 ±0.05 0,30*0,04 033*0,04 0,17*0.04 0,2410,05 0,23*0,03 0,49*0,03

АСЕ 038±0,05 0,4510,05 0,46*0,05 0,49*0,04 034±0,05 0,66*0,06 0,51*0,06 0,41*0,03 0,46*0,03

АРОА1 0,9810,01 0,97*0,02 0,94*0,02 0,95*0,02 0,98*0,01 0,94*0,03 0,86*0,04 0,92*0,02 0,87*0,02

Ya5NBC123 0,81±0,(M 0,83*0,04 0,82*0,04 0,80*0,03 0,73*0,04 0,94±0,03 0,84*0,04 0,42*0,04 0,57*0,03

Ya5NBC27 033*0,05 0,30*0,05 03J*0,0J 0,22*0,03 0,37*0,04 0,30*0,06 0,27*0,05 0,21*0,03 0,26*0,03

A2S 0,10*0,03 0,07±0,03 0,09*0,03 0,12*0,03 0,I2±0,03 0,12*0,04 0,04*0,02 0,04*0,01 0,08*0,02

В65 057*0,05 0,66*0,05 0,59*0,05 0,56*0,04 0,68±0,04 0,53*0,06 0,67±0,06 0,47*0,03 037*0,03

TPA2S 0,44*0,05 0,45*0,05 0,44*0,05 0,46*0,04 0,51*0,05 0,41*0,06 0,50*0,06 0,34*0,03 0,47*0,03

YaSNBCSl 0,65*0,05 0,70*0,05 0,66*0,05 0,55*0,04 0,80*0,04 0,52*0,06 0,6910,05 0,50*0,04 0,60*0,04

YaSNBC102 0,38*0,05 0,48*0,05 0,45*0,05 0,45*0,04 033*0,05 0,6640,06 0,51*0,06 0,44*0,04 030*0,03

YaSNBC14S 0.23±0,04 0,33*0,04 0.24*0,04 ОД2*0,03 0,27*0,04 0,24*0,05 0,27*0,05 0,26*0,03 030*0,03

YaSNBCm 0,43*0,05 0,49*0,05 0,58*0,05 0,38*0,04 0,40*0,04 034*0,06 0,76*0,05 034*0,03 032*0,03

He±St 0,39*0,04 039*0,04 0,40±0,04 0,39*0,04 0,39*0,04 0,37*0,04 0,38*0,04 039*0,04 0,43*0,03

Примечание: р - частота Alu инсерций; Sj, - стандартная ошибка Не - средняя гетерозиготность, S&, стандартная ошибка

Таблица 2

Результаты попарного сравнения популяций Дагестана по частотам аллелей 12 А1и-инсерциоиных локусов

■ - '.: 1' - . ; | Даргинцы И ■.-■■ОЙ! ■ ч-В' Ш |

Лезгины 11,00 10.60 14,10 24,52 43,32 42,63 77,86 54,85

Аварцы 7,78 22,36 16,05 38,75 24,44 87,49 63,13

Табассаранцы 20,43 25,78 35,76 16,64 75,76 57,67

Даргинцы 38,13 24,76 46,34 84,22 71,65

Андийцы 47,63 4X^9 122,67 90,03

Багуалинцы 46,30 91,40 83,00

Чамалинцы 744» 67,99

Кумыки 71,2 К

Примечание: значения Хи-квадрат, выделенные жирным шрифтом, превышают табличное значение х2 =21,03 при ч=\2 на взятом уровне значимости а=0,05.

Таблица 3

Апостериорная оценка с-параметра (средняя величина) для девяти популяций Дагестана

:: :■ - Иахско-дагеатшосая группа языков Тюркская группа

■ '1 ■'' , ЯЗЫК04

Лезгинская : .71 Аваро-андо-цезская подгруппа Кипчакская

подгруппа подгруппа

Лезгины Г 1 I 1 > Багуалинцы Л 1 | 1 1 I

0,017 0,009 0,017 0,015 0,039 0,066 0,054 0,099 0,075

Самые высокие показатели параметра с обнаружены у жителей степных районов - кумыков (0,099) и карано гайцев (0,075), Караногайцы по происхождению, как известно, не являются автохтонным населением Дагестана (Ибрагимов М.-Р.А. и др., 2002), следовательно, отличия частот А1и-инсерций этой популяции от остальных групп обусловлены, в основном, ее

происхождением. Относительно высокая дифференциация кумыков от остальных автохтонных групп, по-видимому, связана с тем, что, проживая на равнине, данная 1руппа подверглась метисации с пришлыми кочевыми племенами. При исключении из анализа жителей равнинной части Дагестана показатель йэ! снизился вдвое (051=0,02). Как следует из полученных результатов, генетические отличия жителей равнины от популяций горной и предгорной частей Дагестана внесли существенный вклад в показатель дифференциации Оэ!. Если рассматривать жителей горных и предгорных районов отдельно, то самые высокие показатели параметра с характерны для багуалинцев, чамалинцев и андийцев, являющихся наиболее малочисленными в республике Дагестан. Данные популяции принадлежат к андо-дидойской группе народов, для которых характерны относительно высокие показатели коэффициента инбридинга (от Р=0,005 у багуалинцев до Р=0,01 у андийцев) (Гаджиев Г.А., 1972). Таким образом, у малочисленных народов, характеризующихся большим количеством родственных браков, степень дифференциации от среднегрупповых значений несколько превышает аналогичные показатели больших по численности групп.

Анализ генетических взаимоотношений между популяциями Дагестана методом многомерного шкалирования На основе частот аллелей 11 А1и-инсерционных локусов (РУ92, АСЕ, АРОА1, ТРА25, В65, Уа5ЫВС123, Уа5№С27. Уа5№С1&2, Га5№СШ, Уа5ЫВС51 и Уа5ЫВС102) рассчитаны генетические расстояния по Нею (1972) между популяциями Кавказа, Европы, Средней Азии и Юго-Восточной Азии. Данные о частотах А1и-инсерций в популяциях карачаевцев, адыгов, абазинов, балкарцев, туркменов, узбеков, казахов, киргизов были взяты из работ Коршуновой Т.Ю. (2004) и Салимовой А,3. (2004). Данные по популяциям Юго-Восточной Азии (вьетнамцев, камбоджийцев, китайцев, японцев и малазийцев) и Европы (французам, популяциям северной Европы, поляков и финнов) взяты- из работы ТЛ^кт« \V.S-: с соавт. (2003). Полученная матрица генетических расстояний была проанализирована методом многомерного шкалирования, результаты анализа представлены в пространстве двух координат (рис. 1). Обнаружена значимая корреляция матриц генетических и географических расстояний (гду=0,7б; р«0,001). На рисунке видно, что популяции Дагестана входят в один кластер с популяциями Европы. Исключением являются только караногайцы, которые на графике больше

тяготеют к среднеазиатским народам. Близость генетической структуры караногайцев к среднеазиатским народам может объясняться тем, что в этногенезе данной этнической группы приняли участие различные тюркские и монгольские племена (Ибрагимов М.-Р.Л. и др., 2002). Расположение популяций вдоль горизонтальной оси отражает изменение частот А1и-инсерций с востока на запад. Вполне возможно, что существующие генетические отличия между популяциями западной Евразии остались незаметными на фоне резких отличий популяций западной и восточной Евразии. В этом отношении правильнее будет говорить не о сходстве народов Дагестана с популяциями Европы, а об их относительной близости к народам Европы-по сравнению с народами Азии.

Рис. 1. Положение выборок 26 популяций мира в пространстве двух координат (1,11) по данным о частотах 11 Alu-инсерцнй. Популяции Кавказа: bag - багуалимцы;- lez — лезгины; tab - табассаранцы; avr - аварцы; dar — даргинцы; chm — чамалинцы; audi - андийцы; krn - караногайцы; krayk - кумыки; krch - карачаевцы; abz -абазины; adg - адыги; balk - балкарцы; популяции Центральной Азии: trkm—туркмены ; uzb — узбеки; kaz - казахи; kir - киргизы; популяции Восточной Азии: vict - вьетнамцы; camb -камбоджийцы; chin - китайцы; jap - японцы; та] — малайцы; популяции Европы: fre -французы; pol - поляки; fin - финны; neur — популяции Северной Европы;.

Дальнейший анализ был проведен без включения выборок популяций Юго-Восточной и Центральной Азии. Из анализируемой выборки были исключены жители степных районов Дагестана: кумыки и караногайцы, и оставлены только жители горных районов Дагестана. Для анализа были взяты

II

I

г

литературные данные по частотам Alu-инсерций в выборках грузин, пуштунов, анатолийских турков и турков из Кипра (Stoneking М. et al„ 1997; Romualdi С. et al., 2002; Comas D. et al., 2004). Основная цель анализа заключалась в сравнении народов горной и предгорной частей Дагестана с популяциями Европы и Передней Азии. Расчет генетических расстояний проведен на основе частот аллелей б Alu-инсерционных локусов (PV92, АСЕ, АРОА1, ТРА25, В65, А25). Результаты многомерного шкалирования представлены на рисунке 2.

I

Рнс. 2. Положение выборок 16 популяций Западной Евразии в пространстве двух координат (I, II) по данным о частотах б Alu-инсерций.

grm - немцы; fre - французы: bret - британцы; gre - греки из Кипра; s wis - швейцарцы; posht — пуштуны; bag - багуалцнцы; geor — грузины; turc — турки из Кипра; lez - лезгины; tab — табассаранцы; avr - аварцы; turk - анатолийские турки; dar — даргинцы; cham -чамалинцы; andl - андийцы.

Расположение популяций по горизонтальной оси позволяет выделить две группы (рис. 2). Первая группа соответствует кластеру, в котором объединены популяции Дагестана, Турции и Грузии. Вторая группа состоит из популяций Европы, к которым оказались близки багуалинцы и пуштуны. Небольшая по численности этническая группа багуалинцев, как и при первом анализе, сильно выбивается из общей группы дагестанских популяций, поскольку этот народ представлен в Дагестане всего несколькими горными поселениями. Вполне возможно, что отклонение частот аллелей у багуалинцев от остальных

популяций Дагестана является результатом действия генетического дрейфа. В целом, результаты анализа аутосомных локусов свидетельствуют в пользу того, что дагестанцы горных районов генетически ближе к популяциям Турции и южного Кавказа, нежели к народам Европы. Учитывая имеющиеся литературные данные по народам Кавказа, можно сделать заключение о том, что между жителями Кавказа и Передней Азии в генетическом отношении много общего, что отражается и в сходстве антропологического облика. В этом регионе преобладают различные варианты балкано-кавказской и индо-средиземном орской рас (Рогинекий Я.Я., Левин М. Г., 1978).

Анализ полиморфизма Y-хромосомы в популяциях Дагестана

В результате анализа 33 диаллельных маркеров Y-хромосомы в популяциях Дагестана было выявлено 19 гаплогрупп (С, ЕЗЬ, G2, G2c, На, lib, Не, J*, 31, J2, К2, L,, N*. N2, N3, О, Rla, Rlb3, R2) (табл. 4). Основную долю гаплогрупп Y-хромосомы в популяциях Дагестана составляют монофилетические линии, характерные для европеоидного населения Евразии (G2, G2c, Па, lib, Не, 3* 3It J2, RIb3) (Underbill Р.А. 2003; Jobling М.А. and Tyler-Smith С„ 2003). У автохтонных групп практически отсутствуют гаплогруппы, характерные для генофонда народов Восточной Евразии. Исключением являются табассаранцы, у которых обнаружена гаплогруппа С с частотой 7%. У караногайцев гаплогруппированы не все 33 маркера, тем не менее, обнаруженный спектр гаплогрупп свидетельствует о наличии Y-хромосомных линий как восточно-евразийского происхождения (Ы, N2, N3, С), так и переднеазиатского (31 и 72). Обнаружение гаплогрупп, распространение которых сосредоточено в основном в восточной части Евразии, согласуется со сведениями об участии тюркских и монгольских племен в этногенезе караногайцев (Ибрагимов М.-Р.А. и др., 2002). Гаплогруппы 31 и 32 составляют 13% Y-хромосомного пула караногайцев, что характерно для популяций Средней Азии, антропогенез которых протекал в зоне контактов населения Передней и Восточной Азии. -

Фнлогеографня гаплогруппы R. Гаплогруппа R (М207) обнаружена во всех изученных группах без исключения. Из двух производных ветвей (R1 и R2) гаплогруппа R2 обнаружена только у одного аварца и у двух кумыков, что в объединенной выборке двух популяций составляет примерно 2%. География распространения носителей гаплогруппы R2 ограничена, в основном, территорией Индии, Ирана и Центральной Азии (Semino О. et а!.. 2000; Wells

ЯЗ. е1 а1., 2001; К№Ь№) Т. еГ а1„ 2003; Маг]апстс О. « а], 2005; Зег^ирга в. й а1„ 2006).

Таблица 4

Распределение частот гаплогрупп У-хромосомы в популяциях Дагестана

• Популяция

1 ' 1- ■ : &■■ ■ | " ■ Л : р, '' иа у Лезгины Даргинцы 1-(3 . Кумыки ; 1 Карано гай цы 1 Р О 9

N 42 27 28 49 31 68 43 76 77 -

С - - - - - 0,07 - 0,10 0,01

ЕЗЬ 0,07 - - 0,02 0,06 - - 0,03 нг 0,02

С2 - - - 0,06 0.10 0,03 - 0,11 нг 0,04

С2с - 0,19 - - - - - 0,01 нг 0,02

Па - - - 0,02 0,03 - - - нг 0,01

иь - - - 0,24 0,06 - - - нг 0,04

11с - - 0,07 - - - - - нг 0,01

- - - - - - - 0,01 нг -

Л 0,67 0,67 0.21 0,37 0,58 0,91 0,49 0,20 0,03 0,51

Л 0,05 0,04 - 0,18 - 0,03 0,02 0,25 0,10 0,09

К2 0,05 - - 0,02 - - - 0,01 нг 0,01

£ 0.10 0,04 - - - - - - нг 0,01

Ы* - - - - - - - - 0,09 -

N2 - - - - - - - - 0,03 -

N3 - - - - - - - - 0,03 -

О - - - - - - - 0,01 нг -

Д/д 0,02 0,07 0,04 0,02 - - 0.02 0,13 0,09 0,04

тьз 0,02 ■ - 0,68 0,06 0,16 0,03 0,40 0,20 нг 0,17

И2 0,02 - - - - - - 0,03 нг 0,01

Примечание: К—объем выборки; нг - негаплогруппирован в данной выборке; ' - средневзвешенная частота среди автохтонных групп (т.е. кроме караногайцев)

Поскольку Л2 почти не встречается в Европе, то Дагестан в составе Кавказа, и Турция, в которой также встречается данная гапл о группа, представляют собой северо-западную периферию распространения этой гаплогруппы из Индии (С1пп^1и С. еГ а!.. 2004; наши неопубликованные данные). Носители другой

сестринской ветви - R1, напротив, охватывают большую часть центральной и западной Евразии (Underhill Р,А. et al. 2001; Zerjal T. et al., 2002; Kivisild T. et al., 2003; Flores C. et al., 2004). Почти во всех изученных нами популяциях с частотой от 2 до 68% обнаружена гаплогруппа Rlb3. В Европе широкое распространение данной гаплогруппы обязано постледниковому расселению древних людей из Франко-Кантабрийского рефугиума на границе Франции и Испании (Semino О. et al., 2000; Cruciani F. et al., 2002). Недавно Cinnioglu С. с соавт. (2004) было высказано предположение о существовании еще одного независимого центра расселения гаплогруппы Rlb3 в пределах Передней Азии. Результаты исследований Cinnioglu С. с соавт. (2004) свидетельствуют о том, что гаплогруппа Rlb3 в популяциях Передней Азии, Кавказа и Балкан, по-видимому, представляет собой единый генетический пласт для этого региона, отличающийся от такового популяций западной Европы. По нашим данным, гаплогруппа Rlb3 встречается с различной частотой во всех частях Кавказа и Дагестана, Так, у трех относительно отдаленных Друг от друга трупп -табассаранцев, лезгин и кумыков, гаплогруппа Rlb3 встречается с частотой 39,5%, 15,1% И 18,6%, соответственно. Вероятнее всего, этот компонент связан с перед неазиатским генофондом, хотя не исключено, что в составе этой гаплогруппы будут обнаружены производные линии, характерные для популяций Европы.

Фнлогеографня гаплогруппы G. Высокая частота гаплогруппы G является отличительной особенностью целого ряда кавказских народов (Nasidze I. et al., 2004; наши неопубликованные данные). У осетин, мегрелов, адыгов, черкесов и кабардинцев носители згой гаплогруппы составляют практически половину всего Y-хромосомного пула. Среди исследованных нами популяций Дагестана гаплогруппа G обнаружена с частотой от 3% (у даргинцев) до 19% (у чамалинцев), что значительно ниже, чем у других народов Кавказа. В объединенной выборке популяций Дагестана (за исключением караногайцев) частота этой гаплогруппы составляет 6%. Отсюда следует, что частота гаплогруппы G на северо-востоке Кавказа намного ниже, чем в остальной части этого региона (рис, 3). Более того, по нашим данным, гаплогруппа G практически не обнаружена у аварцев, багуалинцев и табасаранцев.

Низкая частота этой гаплогруппы в популяциях Дагестана, сама по себе, -интересная находка, поскольку это указывает на особенности формирования

генофонда восточных кавказских групп. В этой связи крайне важным является вопрос о происхождении гаплогруппы <5 у народов остальной части Кавказа.

Рис. 3. Распределение частот гаплогруппы С У-хромосомы в популяциях мира Черными кружками отмечены географические координаты выборок, взятых для составления карты. Пунктирной линией ограничена область, где обнаружены 4 производных ветвей гаплогруппы О (О/, С2, ОЗ, 05) и одна парагруппа С (Опшо£1и С. е( а1., 2004; Кедоно М. е1 а!., 2005 и Яеп^рш Я.е! а1., 2006).

Согласно недавним исследованиям Стпкщ1и С. с соавт. (2004), Ке££ие1ГО М. с соавт. (2005) и 5еп^р1а 5. с соавт. (2006), все известные на сегодняшний день производные ветви гаплогруппы <? (а, 02, йЗ, С5, С*) обнаружены на современной территории Пакистана, Ирана и Турции. Частота гаплогруппы О в Иране, Пакистане и Турции составляет 15%, 6% и 11%, соответственно. Указанный регион, предположительно, является центром происхождения гаплогруппы С. Согласно нашим исследованиям, гаплогруппа б на Кавказе представлена двумя' ветвями первого порядка - С2 и На'* основе

предоставленных нам НазШге I. данных по микросателлитным гаплотипам • внутри гаплогруппы *С в популяциях Кавказа рассчитан показатель микросателлитной изменчивости V (дисперсия среднего числа повторов). Значение дисперсии V по семи локусам у Кавказских групп (\г=0,64) оказалось выше, чем у анатолийских турков (У=0,41) Щ0,64/0,41)=1,5 б (р«0,05).

Принимая во внимание время генерации микросателлнтной изменчивости внутри гаплогруппы (?, рассчитанное в выборке анатолийских турков равное примерно 14,3 тыс. лет (Сшшо£1и С. с! а1., 2004), можно предположить, что северо-западный Кавказ довольно рано оказался на пути расселения носителей гаплогруппы £7. Поскольку доля микросателлнтной изменчивости в исходной популяции, заселявшей Кавказ, остается неизвестной, то вышесказанное является только предположением, Для установления филогенетических отношений гаплотипов, обнаруживаемых в популяциях Кавказа и Передней Азии, нами из литературных источников собраны данные о вТИ гаплотипах внутри гаплогруппы О и построена медианная сеть (рис. 4) (ВеЬаг О.М. е1 а!., 2004; Сшшо£1и С. й а1„ 2004; Маз1с1ге I. е1 а1., 2004). Несмотря на то, что Малая Азия и Кавказ непосредственно соседствуют географически, между выборками популяций Кавказа и Малой Азии практически отсутствуют общие микросателлитные гаплотипы. При этом следует заметить, что 5 из 25 гаплотипов в выборке евреев Ашкенази также обнаружены у анатолийских турков.

Рис. 4. Медианная сеть, отражающая филогенетические взаимоотношения между гаплотипами внутри гаплогруппы С У-хромосомы.

Таким образом, можно заключить, что обнаруженное в популяциях Кавказа разнообразие гаплотипов встречается, в основном, только в этом

регионе. Вполне возможно, что генерация гаплотипического разнообразия внутри гаплогруппы G произошла локально, однако для полной уверенности в правильности этого предположения не хватает сравнительного материала из других популяций Передней Азии (Ирана, Ирака и Аравийского полуострова). Нами было показано, что в популяциях Дагестана (народов северо-востока Кавказа) гаплогруппа G имеет сравнительно низкую частоту, а в некоторых популяциях (аварцев, багуалинцев, табассаранцев) не обнаружена.

Филогеография гаплогруппы J. Гаплогруппа 3, по нашим оценкам, составляет основную долю (60%) Y-хромосомного пула популяций Дагестана. ■ Данная гаплогруппа в популяциях Дагестана, в основном, представлена производной ветвью 31 (51%). В отдельных выборках частота гаплогруппы 31 варьирует от 21% (у багуалинцев) до 91% (у даргинцев).

Вторая ветвь 32 составляет всего 9% линий всей выборки популяций Дагестана. Процентное соотношение гаплогрупп J2 и 31 у дагестанцев существенно отличается от такового в других популяциях Кавказа (наши неопубликованные данные). У большинства популяций Кавказа преобладает ветвь 32 (до 28% у мегрелов), при этом частота гаплогруппы 31 не превышает 9% (от 2% у абхазов до 9% у кабардинцев) (наши неопубликованные данные).

В качестве ' центра происхождения и расселения двух ветвей рассматривается территория Передней Азии и Ближнего Востока, где отмечено самое высокое микросателлитное разнообразие внутри гаплогруппы 3 (Semino О. et al., 2004). Существует гипотеза, согласно которой распространение гаплогруппы У из Ближнего Востока и Передней Азии по Евразии связано с ростом численности народонаселения этой территории в результате развития земледелия (Semino О, et al., 2000, 2004). В рамках этой гипотезы, ветвь 31 появилась позже, чем 32, предположительно, на востоке Передней Азии (Ирак и Иран) и ее распространение связано в большей степени с древними племенами -предками современных арабов (Nebel A. et al., 2001; Cruciam F. et al., 2002; Semino O. et al., 2002, Al-Zahery N. et-al., 2003). На рис. 5 А видно, что основной ареал расселения носителей 31 доходит до берегов Каспия и максимум частоты наблюдается в популяциях Дагестана. По всей видимости, носители гаплогруппы 31 на территорию Дагестана проникали с юга, т.е. с территории Ирана и Ирака.

Б

Рис. 5. Географическое распределение частот гаплогрупп Л (А) и J2 (Б).

Что касается происхождения земледелия в Дагестане и возможного времени появления носителей гаплогруппы Л, следует подчеркнуть, что эти события вполне могли произойти независимо друг от друга. По подсчетам Semino О. (2004), время генерации STR разнообразия внутри гаплогруппы Л во всей Западной Евразии и на севере Африки составляет прмерно 24,1±9,4 тыс. лет.

Иными словами, носители мутации М267 (Л) в Передней Азии присутствовали задолго до зарождения земледелия, поэтому не исключено, что носители этой гаплогруппы пришли на территорию современного Дагестана до того, как местные племена начали возделывать злаки.

При сравнении распределения частот гаплогрупп У-хромосомы в популяциях Северного Кавказа отмечается резкое изменение частот гаплогрупп G, J1 и J2 с запада на восток, что согласуется с подразделением Северокавказских языков на Восточно-Кавказскую и Адыго-Абхазскую (Западно-Кавказскую) ветви (Дьяконов И.М. и Старостин С.А„ 1988).

Филогеография гаплогрупп lia, 11b, Ile. У лезгин, проживающих на юге Дагестана, а также у двух горных изолятов андо-дидойской группы (багуалинцев и андийцев), проживающих на северо-западе горной части Дагестана, обнаружены гаплогруппы На, ПЬ и 11с. Суммарная частота этих трех гаплогрупп в популяциях багуалинцев, андийцев и лезгин составила 7%, 26% и 9%, соответственно. Обнаружение данных гаплогрупп позволяет судить о генетическом вкладе популяций Европы в генофонд Дагестана, поскольку гаплогруппа I не встречается, кроме Европы {Rootsi S. et al., 2004). Распространение носителей гаплогрупп Па, llb и Не, предположительно, происходило из трех ледниковых рефугиумов на территории Европы (Франко-Кантабрийский рефугиум, рефугиум на северо-западе Балкан и стоянки древнего человека на юге современной Украины).

Филогеография гаплогруппы ЕЗЬ. Обнаруженная, хотя и с низкой частотой (от 2% у андийцев до 7% у аварцев), в популяциях Дагестана гаплогруппа ЕЗЬ ведет свое происхожцение от древних популяций Африки (время генерации мнкросателлитного разнообразия внутри гаплогруппы оценивается в 25,6 тыс. лет (95%, CI 24.3-27.4 тыс. лет) (Cruciani F. et al., 2004), Распространение этой гаплогруппы шло, в основном, по Ближнему Востоку и южным регионам Европы, как результат нескольких независимых миграционных событий из различных областей Африки (Cruciani F. et al., 2004; Semino O. et al., 2004). В настоящее время в Передней Азии эта гаплогруппа, вместе с другими характерными для этого региона линиями (J2, Л, G, R¡b3), составляет основу У-хромосомного пула местных народов.

Основное внимание в данной работе уделено филогеографии гаплогрупп, обнаруженных в популяциях горных и предгорных районов Дагестана, т.е. этническим группам автохтонного происхождения.

Подводя итог анализу Y-хромосомного разнообразия в популяциях Дагестана, можно сделать заключение: гаплогруппы, составляющие основу Y-хромосомкого пула коренных народов Дагестана, характерны для генофонда населения Передней Азии, что согласуется с мнением историков, акгропологов и лингвистов, связывающих происхождение дагестанцев с древним населением Передней Азии. Известные отечественные лингвисты Дьяконов И.М. и Старостин С.А. считают доказанным родство древних хуррито-урартских языков Северной Месопотамии с Восточно-Кавказскими языками Дагестана (Дьяконов И.М. и Старостин С.А., 1988). Указывая на доминирующую роль Переднеазиатского компонента, антропологи не раз высказывали предположение о том, что в становлении антропологического облика дагестанцев (кавкаснонского типа) немалую роль сыграли и популяции Восточной Европы (скифы, савроматские племена). В этом отношении наши данные, в целом, не противоречат предположениям антропологов. Полученные результаты свидетельствует о генетическом вкладе северных соседей • популяций Европы, что выражается в наличии г алло групп У-хромосомы На, lib и IIс. Поскольку генетические контакты между популяциями не ограничиваются обменом только одной определенной линией, не исключено, что некоторая доля производных ветвей гаплогрупп Rlb3 и Rial привнесена популяциями Европы. Не вполне ясным пока остается филогеография гаплогрупп К2, L и R2. Известно лишь то, что они, в основном, встречаются в популяциях Индии и Пакистана, т.е. в Южной Азии (Kivisild Т. et al., 2003; Sengupta S. et al, 2006).

Вполне возможно, что те гаплогруппы, географический центр происхождения которых приписывается населению Передней Азии, с самого начала были частью генофонда древних популяций Северного Кавказа. В этом отношении правильнее будет говорить не о вкладе популяций Передней Азии, а о существовании в прошлом единого генетического континуума, объединяющего все древнее население Кавказа и Передней Азии. Проведенное исследование является очередным шагом на пути изучения прошлой генетической истории народов Дагестана, которая еще далека от своего завершения.

ВЫВОДЫ

1. По данным о распределении частот 12 Alu инсерций выявлена генетическая гетерогенность равнинных жителей (кумыков, караногайцев) и малочисленных

горных изолятов Дагестана (андийцев, чамалинцев, багуалинцев). Табассаранцы, лезгины, аварцы и даргинцы оказались генетически гомогенными,

2. Установлено, что показатель генетической дифференциации Gst по частотам 12 Alu инсерций в популяциях Дагестана составляет 4%, что значительно выше, чем в популяциях Европы (Gst=2%), Высокий показатель Gst в Дагестане обусловлен дифференциацией равнинных и горных жителей Дагестана.

3. Показано, что распределение частот Alu инсерций в популяциях горной и предгорной частей Дагестана соответствует таковому в популяциях Передней Азии.

4. По данным о распределении частот гаплогрупп Y-хромосомы, популяции Дагестана и популяции Передней Азии представляют собой единый генетический континуум, характеризующийся высокой частотой гаплогруппы J.

5. В популяциях багуалинцсв, андийцев и лезгин обнаружены гаплогруппы На, IIb и Не, суммарная частота которых составляет 7%, 26% и 9%, соответственно. Наличие данных гаплогрупп свидетельствует о генетических последствиях контактов коренных народов Дагестана с популяциями Европы.

6. Популяции Дагестана характеризуются низкими частотами гаплогрупп J2 и G и высокой частотой гаплогруппы J1, что обособляет Дагестан от других регионов Северного Кавказа.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Юнусбаев Б.Б., Кутуев И.А., Хусаинова Р.И., Гусейнов Г.Г., Биллем с Р., Хуснутдинова Э.К. Анализ материнских и отцовских линий у народов Дагестана // Сборник тезисов «Генетика в XXI веке: современное состояние и перспективы развития», III Съезд Вавнловское общество генетиков и селекционеров. Москва, 2004. - С. 139.

2. Кутуев H.A., Хусаинова Р.И., Бермишева М. А., Юнусбаев Б.Б., Валиев Р. Р., Гусейнов Г.Г., Внялемс Р., Хуснутдинова 3JC. Популяции Северного Кавказа: анализ материнских и отцовских линий. ff Сборник тезисов «Генетика в XXI веке: современное состояние и перспективы развития», III Съезд Вавнловское общество генетиков и селекционеров. Москва, 2004. - С. 130.

3. Юнусбаев Б.Б., Кутуев И.А., Хусаинова Р.И„ Виллемс Р., Хуснутдинова Э.К. Филогеография линий Y хромосом народов Дагестана // VIII Всероссийский популяционный семинар "Популяции в пространстве и времени", Ниж. Новгород, 2005. — С. 203.

4. Юнусбаев Б.Б., Кутуев И.А., Хусаинова Р.И., Гаджиев Г.Г., Хуснутдинова Э.К. Изменчивость ALU-инсерционного полиморфизма в горных нзолятах Дагестана // Материалы V съезда Российского общества медицинских генетиков {Часть Ш), Уфа, 2005. - Медицинская генетика. - 2005. - №6. — С. 293.

5. Yunusbaev В., Kutuev I., Khusainova R., Reidla M„ Rootsi S., Metspalu E.,. Kivisild T, Villems R„ Khusnutdinova E. Population structure of Dagestan mountain isolates based on Alu insertion and Y chromosome data // European Human Genetics Conference, Prague, 2005. - P. 356.

6. Kutuev I., Khusainova R., Bermisheva M., Yunusbaev B„ Reidla M.t Rootsi S., Metspalu E., Kivisild Т., Villems R., Khusnutdinova E. Phylogeographic analysts of mtDNA and Y chromosome lineages in Caucasus populations // European Human Genetics Conference. Prague, 2005. - P. 80.

7. Хуснутдинова Э.К., Кутуев ИЛ., Хусаинова Р.И., Юнусбаев Б.Б., Юсупов P.M., Виллемс Р. Этногеномика и филогенетические взаимоотношения народов Евразии//Вестник ВОГиС,-2006.-Том. 10. 1.-С. 24-40.

8. Yunusbayev В.В., Kutuev I.A., Khusainova R.I., Guseinov G.G., Khusnutdinova E.K. Genetic structure of Dagestan populations: a study of 11 ALU-insertion polymorphisms if Human Biology. - 2006. - Vol. 78. - № 4. - P. 465-476.

9. Kutuev I., Khusainova R., Kamnas A., Yunusbayev В., Fedorova S„ Lebedev Yu„ Hunsmann G„ Khusnutdinova E. From east to west: patterns of genetic diversity of populations living in four Eurasian regions // Human Heredity. — 2006.-Vol.61.-P. 1-9.

Юнусбаев Бадоит Булатовнч

Популяцнонно-гснстичсское исследование народов Дагестана поданным о полиморфизме У-хромосоиы и А1и-ннсерцнй

Специальность 03.00.15 - «Генетика»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Подписано в печать27.11.2006 г. Бумага офсетная. Отпечатано на ризографе. Формат 60x84 1/16, Усл.-печ. л. 1,0. Уч.-вдд. л, 1,7 Тираж 100 экз. Заказ № 313. г. Уфа, ул. Карла Маркса 12/4 "Печатный домъ" ИП Верко тел. 727-600,729-123

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Юнусбаев, Баязит Булатович

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Антропологические исследования народов

Дагестана.

1.2 Популяционно-генетические исследования народов Дагестана. Аутосомные, митохондриальные и Y-хромосомные маркеры.

1.3 Филогеография гаплогрупп Y-хромосомы: Применение в популяционно-генетических исследованиях.

Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2 Л Материалы исследования.

2.2 Методы исследования

2.2.1 Выделение геномной ДНК.

2.2.2 Анализ аутосомных Alu- инсерционных локусов.

2.2.3. Анализ полиморфизма диаллельных локусов Y-хромосомы.

2.2.4. Статистическая обработка результатов анализа аутосомных Alu-инсерционных локусов.

2.2.4 Статистическая обработка результатов анализа диаллельных маркеров Y-хромосомы.

Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

3.1 Анализ полиморфизма Alu-инсерционных локусов в популяциях

Дагестана.

3.1.1 Анализ генетических взаимоотношений между популяциями методом многомерного шкалирования.

3.2 Анализ полиморфизма Y-хромосомы в популяциях Дагестана.

3.2.1 Филогеография гаплогруппы R.

3.2.2 Филогеография гаплогруппы G.

3.2.3 Филогеография гаплогруппы J.

3.2.4 Филогеография гаплогрупп Ila, lib, Ис.

3.2.5. Филогеография гаплогруппы ЕЗЬ.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Популяционно-генетическое исследование народов Дагестана по данным о полиморфизме Y-хромосомы и Alu-инсерций"

Республика Дагестан, входящая в состав Российской Федерации, является одним из уникальных регионов мира как с точки зрения разнообразия естественно-географических условий, так и по этнокультурному многообразию проживающего здесь населения и сложности историко-генетических проблем. Располагаясь на северо-восточных склонах Большого Кавказа и в юго-западной части Прикаспийской низменности, Дагестан граничит с Республикой Азербайджан, Грузией, Чеченской Республикой, Республикой Калмыкия и Ставропольским краем.

История заселения территории Дагестана анатомически современным человеком, судя по находкам памятников верхнего палеолита, началась очень рано [Магомедов М.Г., 1997], однако, широкое освоение данной территории людьми, по-видимому, происходило намного позже в эпоху неолита и энеолита [Магомедов М.Г., 1997; Гаджиев М.Г. с соавт., 2002]. Причиной этому являлось то, что в период позднего палеолита ледниковые условия Восточного Кавказа препятствовали широкому заселению первобытными людьми нынешней территории Дагестана и прежде всего его горной части [Гаджиев М.Г. с соавт., 2002]. Исходной областью, откуда началось заселение территории Дагестана в эпоху неолита, считается Южный Прикаспий, т.е. район Северного Ирана, расположенный между Каспийским морем и горой Эльбрус [Гаджиев М.Г. с соавт., 2002]. Постоянные связи местного населения с племенами Закавказья и Передней Азии, представлявшими в древности единый этнокультурный мир, обусловило то, что Дагестан стал одним из древнейших на Кавказе очагов сложения и развития раннеземледельческой культуры. [Османов М.О., 2002]. Стержневой процесс складывания племенных обществ, основ будущих народностей, по всей вероятности, завершился очень рано - в эпоху железа [Гаджиев Г.А., 1972]. На протяжении тысячелетий здесь формировались и развивались в непрерывном историко-культурном взаимодействии десятки народов. В настоящее время в республике Дагестан насчитывается около 26 коренных народностей [Bulayeva К.В. et al., 2006]. Заслуживает особого внимания тот факт, что в составе Иберо-Кавказской языковой семьи по сей день сохранилась очень высокая степень дифференциации языков, что свидетельствует о длительной и непрерывной лингвистической эволюции в этом регионе [Nichols J., 2003]. Помимо лингвистической дифференциации в Дагестане, в особенности в высокогорных поселениях постоянно шел процесс изоляции, действие которой усиливалось высоким процентом эндогамных браков внутри селений. По мнению некоторых исследователей, традиция эндогамных браков в Дагестане имеет тысячелетнюю историю [Гаджиев А. Г., 1972; Bulayeva К.В. et al, 2003, 2006].

До недавнего прошлого горцы составляли 2/3 коренного населения Дагестана [Булаева К.Б. и соавт., 1995]. В частности, в работе Роговой И.Е. было показано, что доля сельского населения за последние десятилетия постоянно снижалась: в начале XX века эта доля составляла 91%, а в 1992 г. -54% от общей численности населения [Рогова И.Е., 1997]. Урбанизация, как процесс уже начата, и ее неизбежные последствия являются нежелательными с точки зрения исследования генетической структуры местного населения. Поскольку сельское население, в особенности жители высокогорных поселений в прошлом меньше подвергались метисации, то актуальным является задача изучения генетической структуры именно малых народов горной части Дагестана. Впервые популяции Дагестана были изучены с помощью различных антропологических программ [Бунак В.В., 1953; Дебец Г.Ф., 1956; Миклашевская Н.Н., 1960; Гаджиев А.Г., 1972; Алексеев Н.Н., 1974]. Дальнейшие работы были основаны на использовании биохимических и различных генетических маркеров [Barbujani G. et al, 1994; Булаева К.Б. с соавт., 2003, 2004; Bulayeva К.В. et al., 2003; Nasidze I. and Stoneking M., 2001; Nasidze I. et al., 2001, 2003, 2004а]. Известна целая серия генетико-адаптационных и генетико-эпидемиологических исследований в популяциях Дагестана [Булаева К.Б. с соавт., 1995, 2003], однако, работы, так или иначе касающиеся проблемы этногенеза коренных народов, пока не дали однозначной генетической оценки происхождения генофонда народов Дагестана. Результаты антропологических исследований, хотя и указывают на участие популяций Передней Азии и Европы в этногенезе народов Дагестана, все же не позволяют определить их относительный генетический вклад. Исследования, проведенные Булаевой К.Б. с соавт. (2003, 2004, 2006), ставят под сомнение участие популяций Передней Азии в формировании генофонда народов Дагестана, однако анализ Y-хромосомных и мтДНК маркеров в целом по Кавказу указывает на присутствие переднеазиатского компонента [Nasidze I. et al., 2003, 2004а]. Таким образом, наиболее интересный аспект изучения генетической структуры народов Дагестана - реконструкция происхождения генофонда, пока остается не решенной.

На наш взгляд наиболее адекватным и продуктивным подходом в изучении данной проблемы является филогенетический метод с использованием маркеров Y-хромосомы и мтДНК. Постоянно растущий уровень филогенетического разрешения, а также покрытие популяционными исследованиями все большего количества географических групп популяций Евразии совершенствует необходимую базу для сравнительного анализа и тем самым улучшает достижимость поставленной цели.

В связи с вышесказанным были определены цели и задачи исследования.

Цель работы: исследование генетической структуры популяций Дагестана по аутосомным и Y-хромосомным маркерам.

Задачи исследования:

1. Определить частоту аллелей 12-и Alu-инсерционных локусов в 9 популяциях Дагестана.

2. Оценить гетерогенность и степень генетической дифференциации популяций Дагестана по частотам аллелей 12 Alu-инсерционных локусов.

3. Провести сравнительный анализ генетической структуры народов Дагестана и западной Евразии по частотам аллелей Alu-инсерционных локусов.

4. Провести анализ полиморфизма 33-х диаллельных локусов нерекомбинирующей области Y-хромосомы и определить частоты гаплогрупп в исследуемых популяциях Дагестана.

5. Провести филогеографический анализ гаплогрупп Y хромосомы в популяциях Дагестана.

Научная новизна.

Впервые в популяциях Дагестана (аварцев, даргинцев, табассаранцев, лезгинов, андийцев, багуалинцев, чамалинцев, кумыков и караногайцев) проведен филогеографический анализ гаплогрупп Y-хромосомы с использованием 33 диаллельных маркеров нерекомбинирующей области Y-хромосомы. В составе Y-хромосомного пула популяций Дагестана выявлено 19 монофилетических линий Y-хромосомы, что позволило оценить возможные источники происхождения отдельных элементов всего генофонда автохтонных групп. Установлено, что 60% гаплогрупп Y-хромосомы (Ли J2) в популяциях Дагестана являются характерным компонентом генофонда популяций всей Передней Азии. Впервые по частотам аллелей Alu-инсерционных локусов проведен сравнительный анализ популяций Дагестана с популяциями Передней Азии и Европы. Впервые показана генетическая близость жителей горной и предгорной частей Дагестана к популяциям Передней Азии.

Научно-практическая значимость.

Впервые получены данные, свидетельствующие о генетических связях народов Дагестана по отцовской линии наследования, с населением Передней Азии. Полученные результаты совместно с данными археологии и антропологии могут быть использованы при решении вопросов этногенеза коренных народов Дагестана. Результаты исследования могут быть использованы при чтении курсов популяционной генетики и антропологии на биологических факультетах университетов.

Положения, выносимые на защиту:

1. Соответствие распределения частот Alu инсерций в популяциях горной и предгорной частей Дагестана таковому в популяциях Передней Азии.

2. Относительно высокая степень генетической дифференциации (Gst=4%) в популяциях Дагестана по сравнению с популяциями Европы (Gst=2%) по частотам 12 Alu инсерций.

3. Генетическая гетерогенность равнинных жителей (кумыков, караногайцев) и малочисленных горных изолятов Дагестана (андийцев, чамалинцев, багуалинцев) по данным о распределении частот 12 Alu инсерций. Генетическая гомогенность табассаранцев, лезгинов, аварцев и даргинцев.

4. Присутствие в Y-хромосомном пуле багуалинцев, андийцев и лезгин гаплогрупп Па, ПЪ и 11с, характерных для генофонда популяций Европы.

5. Обособленность популяций Дагестана от жителей других регионов Северного Кавказа в генетическом отношении необычным для этого региона низкими частотами гаплогрупп J2 и G и высокой частотой гаплогруппы J1.

6. Гаплогруппа J Y-хромосомы, составляющая основную долю отцовских линий популяций Дагестана, является характерной для генофонда населения Передней Азии.

Заключение Диссертация по теме "Генетика", Юнусбаев, Баязит Булатович

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Подводя итог анализу Y-хромосомного разнообразия в популяциях Дагестана можно сделать заключение: гаплогруппы, составляющие основу Y-хромосомного пула коренных народов Дагестана, имеют переднеазиатское происхождение, что согласуется с мнением историков, антропологов и лингвистов, связывающих происхождение дагестанцев с древним населением Передней Азии. На данном уровне филогенетического разрешения предположения о лингвистических и генетических связях народов Дагестана с племенами южного Прикаспия (Северный Иран), а также' Северной Месопотамии находят генетическое подтверждение. Указывая на доминирующую роль переднеазиатского компонента, антропологи не раз высказывали предположение о том, что в становлении антропологического облика дагестанцев (кавкасионский тип) немалую роль сыграли и популяции Европы. Действительно, тесные контакты древнего населения Дагестана с северными соседями (скифы, позже савроматские племена) подтверждаются археологическими данными эпохи поздней бронзы и железа. В этом отношении полученные нами результаты, в целом, не противоречат предположениям антропологов. Так, полученные нами данные свидетельствует о наличии генетического вклада северных соседей (популяций Европы), что выражается в наличии гаплогрупп Ila, lib и 11с Y-хромосомы. Поскольку генетические контакты между популяциями не ограничиваются обменом только одной определенной линией, не исключено, что некоторая доля гаплогрупп Rlb3 и Rial состоит из производных ветвей, привнесенных популяциями Европы. Что касается оценки суммарного вклада популяций Европы, то этот вопрос пока остается открытым, поскольку на данном уровне филогенетического разрешения, например, внутри гаплогрупп Rlb3 и Rial потенциально могут существовать производные ветви как "Европейского", так и "Переднеазиатского" происхождения. Не вполне ясным пока остается источник происхождения гаплогрупп К2, L и R2. Пока известно лишь, что они в основном встречаются в популяциях Индии и Пакистана, т.е. в Южной Азии [Kivisild Т. et al, 2003; Sengupta S. et al, 2006].

Вполне возможно, что те гаплогруппы, географический центр происхождения которых приписывается Передней Азии, еще со времен верхнего палеолита были частью генофонда древних популяций Северного Кавказа. В этом отношении правильнее будет говорить не о вкладе популяций Передней Азии, а о наличии в прошлом единого генетического пласта популяций Кавказа и Передней Азии, откуда следует, что Передняя Азия и Кавказ представляли в прошлом единый генетический континуум. Проведенное исследование является очередным шагом на пути исследования прошлой генетической истории народов Дагестана, которое еще далеко от своего завершения.