Некоторые результаты палеогенетического и антропологического изучения древнего населения Горного Алтая

Целью данной статьи является обоснование результатами проведённого нами исследования перспектив выявления генетических связей между археологическими культурами на основе синтеза данных двух направлений изучения биологического полиморфизма у человека – антропологического и палеогенетического.

Интерпретация археологических феноменов (отдельных комплексов или культур в целом) и антропологической дифференциации древнего населения на основе координации данных археологии и антропологии является традиционной в культурогенетических и этногенетических исследованиях. В 1990-х годах в арсенале биологической науки появились методы, предоставляющие возможность изучать генетическую историю популяций непосредственно путем анализа структуры их генофонда, частично сохраненного в палеоантропологическом материале. Из древних образцов костной ткани наиболее успешно выделяется митохондриальная ДНК.

В основу работы положен палеоантропологический материал, представляющий древнее население Горного Алтая в хронологическом диапазоне от эпохи неолита до рубежа новой эры, морфологические особенности которого были охарактеризованы в ряде публикаций [Чикишева, 1994, 2000а, 2003а, 2003б]. Митохондриальная ДНК была получена для 18 индивидов из погребений разной культурной принадлежности, расположенных друг от друга на расстоянии от нескольких десятков до нескольких сотен километров в Республике Алтай.

Прежде чем перейти к изложению полученных результатов, охарактеризуем особенности мт-ДНК как генетического маркера. В 1981 г. учеными Кембриджского университета [Anderson at al., 1981] была расшифрована полная нуклеотидная последовательность митохондриальной ДНК одного индивида европейского происхождения. Она представляет собой кольцевую молекулу из 16 569 нуклеотидов, которая была принята за эталонную последовательность (Cambridge Reference Sequence, CRS), относительно которой ведется сравнительный анализ всех митохондриальных геномов. Отклонения от нее – выпадения (делеции), замены (транзиции и трансверсии) или добавления одиночных нуклеотидов (инсерции) обозначают ком- бинацией числа (номера нуклеотида) и буквы (названия нуклеотида, на который был заменен нуклеотид стандартной последовательности). При изучении популяционно-генетических процессов сравниваются некодирующие области митохондриального генома (гипервариабельные сегменты – ГВС 1 и ГВС 2), характеризующиеся высокой скоростью мутирования – в ГВС 1 она составляет одну мутацию в 1000 лет. Кодирующая часть представлена 37 участками и устойчива к мутированию - происходит одна мутация в 100 поколений (2500 лет). Наблюдаемые в митохондриальной ДНК мутации, используются для реконструкции генетических связей. Индивидуальные гаплотипы (последовательности нуклеотидов) объединяются в группы (гаплогруппы), являющиеся генетическими характеристиками определённых общностей людей, связанных родством по материнской линии. Гаплогруппы обозначаются буквами латинского алфавита.

Данные секвенирования гипервариабельных участков ГВС I и ГВС II и рестрикционного анализа всего митохондриального генома показали, что основные антропологические подразделения евразийских популяций -европеоидное и монголоидное - характеризуются разными комплексами гаплогрупп [Wallace D.C., 1995; Richards M.B. et al., 1998]. Мт-ДНК европеоидных популяций образует гаплогруппы H, V, J, T, U, K, I, W, X, монголоидных -A, B, E, F, Y, M,C, D, G, Z. К настоящему времени создан банк данных мт-ДНК современных популяций, составлено генеалогическое древо гаплогрупп, очерчены их ареалы и рассчитано время выделения основных кластеров и подкластеров (вариантов гаплогрупп). Эти разработки дают возможность реконструировать генетическую родословную любого индивида.

Для палеоантропологического материала принцип анализа мт-ДНК является таким же, как и для современных образцов. Однако при исследовании современных популяций для анализа мтДНК берутся индивиды не связанные родством по материнской линии, по крайней мере до 3-го поколения, чтобы исключить возможность завышения частоты редких гаплотипов. Но имеются обстоятельства, существенно осложняющие работу с ним и редуцирующие информационные возможности древней мт-ДНК. Прежде всего, это разная степень сохранности молекул ДНК в останках (фрагментарность, низкая концентрация), далеко не всегда позволяющая получить относительно полную нуклеотидную последовательность. Матричный синтез ДНК может быть ингибирован наличием в древних биологических образцах органических и неорганических примесей. Большую опасность для достоверности результата представляет загрязнение анализируемых образцов современной ДНК.

Чтобы максимально нивелировать погрешности, связанные с процессом выделения и полимеризации фрагментов контрольного района молекул мт-ДНК древних образцов, используемых для сравнительного анализа нуклеотидных последовательностей, процедуру выделения ДНК из костной ткани повторяли неоднократно в нескольких лабораториях: в Ла- боратории популяционной генетики человека (ИЦИГ СО РАН г. Новосибирск), Лаборатории геномного анализа и технологий клеточного ядра (Аризонский университет, г.Туксон, США), Лаборатории генетики человека (Цзилиньский университет, г.Чаньчунь, КНР). Все исследователи, которые имели непосредственный контакт с палеоантропологическим материалом, были просеквенированы на наличие мутаций в их митохондриальном геноме.

По ряду образцов мт-ДНК результаты анализа опубликованы: 3 образца из мягких тканей и 7 образцов из костных останков пазырыкской культуры III-IV вв. до н.э. (локально-территориальная группа плато Укок) (Воевода и др., 2003); 6 новых образцов пазырыкской культуры (два исследованы повторно) из погребений на плато Укок, 1 образец пазырыкской культуры из локально-территориальной группа долины р. Уландрык, 1 образец эпохи неолита IV тыс. до н.э., 3 образца середины II тыс. до н.э. [Чикишева, Губина и др., 2007]. Данное сообщение посвящено обсуждению повторно исследованных образцов из предыдущей публикации и 8 новых образцов (пазырыкской культуры из локально-территориальной группы долины р. Юстыд, каракольской культуры середины II тыс. до н.э. и афанасьевской культуры III тыс. до н.э.).

По ряду краниологических признаков высокой расо-дифференцирую-щей значимости индивиды, составляющие данную выборку, характеризуются чертами своеобразной промежуточности своих фенотипических параметров по сравнению с представителями европеоидной и монголоидной общностей (основных рас).

Исследование структуры последовательностей нуклеотидов ГВС I контрольного района мтДНК 18 образцов древней ДНК выявило в их составе 14 вариантов гаплотипов (табл. 1), которые в соответствии с общепринятой классификацией относятся к 7 гаплогруппам: трем восточноевразийским – А, С, D и четырем западно-евразийским – U5, H, K, I. Для двух образцов ДНК из Каминной пещеры и Ак-Алаха-5, курган. 4 необходимы дополнительные исследования для уточнения гаплогрупп. Большая часть анализируемых образцов мтДНК имеет западно-евразийские гаплогруппы (72.2%).

Только в случае образцов № 5, 10 и 11 мы наблюдаем прямую корреляцию между расоспецифичностью краниологических признаков и принадлежностью гаплотипов их мтДНК к западно- или восточно-евразийским гаплогруппам соответственно. Погребенный в кург. 5 Ак-Алаха-5 (№ 5) с генотипом мтДНК восточно-евразийской гаплогруппы А характеризуется типичным монголоидным морфотипом; двое других (№ 10, 11) с гаплотипом CRS европеоидной гаплогруппы Н имели европейские черты. В случае образца № 6 (женщина), несмотря на европеоидность морфотипа по краниологическим параметрам, генотип мтДНК относится к гаплогруппе С, входящей в состав супергаплогруппы М, варианты которой распространены среди типичных монголоидов. Все остальные останки имеют проме-

Таблица 1. Культурно-хронологическая характеристика образцов

№ п/п	Повторы	Гапло-группа	Погребение	Культурно-хронологическая характеристика
1	8	Н	Каминная пещера1	неолит (IV тыс. до н.э.)
2	2	Н	Каракол, кург.3, погр.22	каракольская культура
3	3	Н	Каракол, кург.2, погр.42	каракольская культура
4	3	Н	Каракол, кург.2, погр.32	каракольская культура
5	2	D	Каракол, кург.823	каракольская культура
6	3	U5	Урускин Лог-1, кург.3, центр. яма4	афанасьевская культура
7	4	К	Урускин Лог-1, кург.34	афанасьевская культура
8	2	Н	Бертек-33, погр.25	афанасьевская культура
9	3	Н	Бертек-56, скелет 26	середина II тыс. до н.э.
10	3	I	Бертек-56, скелет 16	середина II тыс. до н.э.
11	3	А	Ак-Алаха-5, кург.57	пазырыкская культура
12	3	D	Ак-Алаха-5, кург.5, погр.17	пазырыкская культура
13	2	U5/J	Ак-Алаха-5, кург.4, погр.17	пазырыкская культура
14	3	С	Ак-Алаха-1, кург.1, погр. 28	пазырыкская культура
15	3	D	Мойнак-2, кург.2, погр.19	пазырыкская культура
16	4	Н	Кутургунтас, кург.110	пазырыкская культура
17	3	Н	Уландрык-1, кург.14, погр.211	пазырыкская культура
18	3	Н	Юстыд-12, кург.1, погр.212	пазырыкская культура

• 1.    Раскопки С.В. Маркина, 1994 г. 2. Раскопки В.Д.Кубарева 1985 г. 3. Раскопки В.Д.Кубарева 1985 г.

• 4.    Раскопки А.П.Погожевой 1982 г. 5. Раскопки В.И.Молодина 1995 г. 6. Раскопки В.И.Молодина 1992 г.

• 7.    Раскопки Н.В.Полосьмак 1995 г. 8. Раскопки Н.В.Полосьмак 1990 г.

• 9.    Раскопки В.И.Молодина 1995 г.10. Раскопки Н.В.Полосьмак 1992 г.

11. Раскопки В.Д.Кубарева 1972-1975 гг.12. Раскопки В.Д.Кубарева 1976-1984 гг.

жуточные между монголоидами и европеоидами антропометрические показатели независимо от расоспецифичности гаплогрупп мтДНК.

Нами был проведен сравнительный анализ частоты встречаемости европеоидных и монголоидных гаплогрупп, обнаруженных у древних жителей Горного Алтая и среди некоторых этнических групп Евразийского региона (табл. 2). Древнее население Горного Алтая оказалось наиболее близко к части финно-угорских и самодийских популяций Западной Сибири.

Самой распространенной у современного населения западно-евразийской гаплогруппой является гаплогруппа Н, и частота ее в выборке древней ДНК Горного Алтая составила 50%. Последовательности гаплогруп-пы H представляют собой производные Кембриджской последовательнос-

Таблица 2. Процентное соотношение монголоидных и европеоидных гаплогрупп у современного и древнего населения Евразии

Популяции N Монголоидные гаплогруппы (%) Европеоидные гаплогруппы (%) Финно-угорские Ханты 252 21,8 78,2 Манси 38 31,6 68,4 Коми 78 14,1 85,9 Центральноазиатские Алтайцы 208 10,1 29,9 Тувинцы 371 73,0 27,0 Шорцы 171 72,0 28,0 Хакасы 181 82,4 17,6 Казахи 159 55,1 44,9 Самодийские Селькупы 122 38,4 61,6 Кеты 66 33,3 66,7 Ненцы 79 59,5 40,5 Нганасаны 107 80,4 19,6 Древнее население Алтая 18 27,8 72,2 ти (CRS). Среди выявленных гаплотипов, относящихся к гаплогруппе Н, гаплотип CRS встречается с частотой 27.8%

По литературным данным, максимальная частота распространения гаплогруппы Н характерна для популяций Западной и Северной Европы (40-50%), промежуточная - для Северной Африки, Восточной Европы, Турции (20-40%) и низкая - для Ближнего Востока, Индии и Центральной Сибири (менее 20%) [Lahermo P., et al., 1999]. Предполагают, что гаплогруп-па Н возникла на Алтае примерно 51 000 лет назад, а затем распространилась в Европу и по территории Азии. Варианты этой гаплогруппы широко представлены в Европе, начиная с голоцена [Loogvali et al., 2004].

Из восточно-евразийских гаплогрупп в выборке представлены только А, С и D, обнаруженные среди образцов мтДНК пазырыкской культуры и в одном из образцов каракольской культуры. Частота гаплогруппы А в исследованных нами образцах составила 5,6%. Эта величина близка к таковой для популяций Центральной Азии. Гаплогруппа D представлена в популяциях Северной Азии и Алтае-Саянского нагорья. По частоте встречаемости этой гаплогруппы исследованная нами выборка древней ДНК Горного Алтая ближе к популяциям Алтае-Саянского нагорья.

Данные по мтДНК современного населения показывают, что градиент частот гаплогруппы С очень сильно варьирует в популяциях Северной Азии - от 50% у эвенков и юкагиров до 10% и менее у береговых чукчей, эскимосов, ительменов. В популяциях Алтае-Саянского региона частота этой гаплогруппы достигает 35% у хакасов и 40% у тувинцев. В популяциях Европы, включая финно-угорские и балтские этносы, гаплогруппа С либо отсутствует, либо ее частота составляет не более 1%. В нашем исследовании данная гаплогруппа выявлена с частотой 5%, достаточно низкой по сравнению с современными популяциями Азиатского региона.

По результатам молекулярно-генетического анализа мтДНК исследованных нами образцов, относящихся к эпохам неолита и развитой бронзы, наблюдается присутствие лишь западно-евразийских гаплотипов. Однородность структуры генофонда мтДНК на территории Горного Алтая на протяжении трех тысячелетий может указывать на отсутствие значимого дрейфа генетического материала в популяциях региона (предварительные данные). Смешение западных и восточных генных потоков на территории Горного Алтая “летописью” мтДНК с очевидностью зафиксировано нами только в эпоху железа у носителей пазырыкской культуры. Однако, принимая во внимание, что один из образцов каракольской культуры относится к восточно-евразийской гаплогруппе D , можно предполагать, что начало инфильтрации восточно- евразийских генотипов мт-ДНК относится ко второй половине II тыс. до н.э. С учетом данных по современным популяциям следует предполагать, что уже с эпохи раннего железа имелась сопряженность процессов формирования генофондов в этно-территориальных подразделениях Алтае-Саянского региона, обусловленная либо импульсами, либо инфильтрациями генотипов с северо-азиатской спецификой.

Близость генетических данных, полученных для различных археологических комплексов Горного Алтая, может говорить о длительной (на протяжении как минимум трех тысячелетий) преемственности населения на этой территории. Проведённый ранее сравнительный анализ данных палеоантропологического исследования свидетельствовал о существовании в Горном Алтае особого антропологического пласта, сформировавшегося независимо от метисации европеоидных и монголоидных морфологических комплексов [Чикишева, 2000а, 2000б, 2003а, 2003б]. При независимой интерпретации палеоантропологических и палеогенетических фактов выделение этого пласта населения, классифицированного одним из авторов данной статьи как южная евразийская антропологическая формация, имело бы зыбкий фундамент: генетическую «европеоидность» и антропологическую «промежуточность» с большей вероятностью следовало бы объяснять исходя из метисационной концепции генезиса антропологического состава данной территории.

Интегрирование результатов палеогенетического анализа и антропологического обследования (извлекающего генетическую информацию хотя и косвенно, но из несопоставимо большего массива древних образцов) анализов, позволяет сделать вывод, что южная евразийская антропологическая формация, по всей видимости, является реликтом древней протопопуляции. Эти данные не противоречат высказанной ранее гипотезе о формировании антропологического состава современного населения Евразии на основе исходной протопопуляции, заселявшей предположительно территорию Средней и Центральной Азии в более раннюю эпоху [Воевода и др., 2003].