Распределение Y-хромосомной гаплогруппы N по Евразии генетически связывает народы, языки и регионы

Генетики изучили распространение одного из самых широко встречающихся в Евразии вариантов Y-хромосомы человека — гаплогруппы N. Прочитав последовательности ДНК хромосом почти ста человек, они построили филогенетическое дерево, листья которого — все ныне живущие люди с этим вариантом Y-хромосомы, а ветви — группы далеких родственников. Оказалось, что разные ветви гаплогруппы N приурочены к разным регионам Северной Евразии — от Дальнего Востока до Балтики, но при этом одна и та же ветвь часто встречается в популяциях говорящих на разных языках. Гипотетически авторы связывают распространение ветвей гаплогруппы N с некоторыми демографическими и социо-культурными событиями.

Важнейшими маркерами, позволяющими проследить исторические миграции населения, служат гаплогруппы (группы вариантов) Y-хромосомы, которые передаются от отца к сыну и составляют мужские линии наследования. Изучению распространения по Евразии Y-хромосомной гаплогруппы N посвящена опубликованная на днях в журнале The American Journal of Human Genetics статья эстонских и российских генетиков с участием коллег из Белоруссии, Украины и США. Руководитель коллектива соавторов — Siiri Rootsi (Сиири Ротси) (Эстонский биоцентр Университета Тарту), а первые авторы с одинаковым вкладом в работу — Анне-Май Илюма (Anne-Mai Ilumae), Мааре Рейдла (Maere Reidla) (Эстонский биоцентр) и Марина Чухряева (Институт общей генетики РАН, Медико-генетический научный центр).

Гаплогруппа N — одна из самых широко распространенных по Евразии, встречается от Дальнего Востока, Северного Китая и Японии до Восточной Европы. Анализируя образцы древней ДНК, ученые показали, что гаплогруппа N доминировала на севере Китая в периоде неолита (6,5 тыс. лет назад), но постепенно вплоть до бронзового века (2,7 тыс. лет назад) становилась там все более редкой. Самое раннее ее появление в Европе зафиксировано в период железного века в Венгрии. Демографические процессы, которые привели к современному ее распространению, до сих пор не были изучены.

Авторы использовали современный метод анализа — полное секвенирование Y-хромосомы 94 человек, носителей гаплогруппы N (43 хромосомы они секвенировали впервые плюс использовали данные по 51 хромосоме, секвенированной ранее). Помимо этого, они проанализировали выборку из 6521 мужчин из 56 популяций Евразии, для которых был проведен скрининг на новые субветви в пределах гаплогруппы N (то есть, определено, к какой из новооткрытых ветвей они относятся).

Дерево N

По данным о секвенировании 94 Y-хромосом авторы построили детальное филогенетическое дерево, на котором обозначено, как от общего ствола гаплогруппы N отделяются ветви и субветви — разные субварианты гаплогруппы N. Каждый из них возникает тогда, когда появляется новое изменение в последовательности ДНК — мутация. Всего на дереве — от корня до верхушек — авторы насчитали 198 мутаций и подсчитали скорость мутирования Y-хромосомы — 0.76×10-9 на одну точку генома в год (эта цифра оказалась близка к полученной другими исследователями).

Построенное филогенетическое дерево гаплогруппы N демонстрирует ее глубокое разветвление на ветви и субветви, которые распространены в совершенно разных, удаленных друг от друга регионах.

Филогенетическое дерево гаплогруппы N. Сверху п...

Филогенетическое дерево гаплогруппы N. Сверху показаны родственные связи N с другими гаплогруппами и филогенетическое положение образца древней ДНК из Усть-Ишима, относящегося к предковой гаплогруппе NO. Снизу — дерево, показывающее разветвление гаплогруппы N на ветви и субветви. Черным обозначено название ветвей/субветвей, а красным — маркер мутации, приведшей в возникновению данной ветви/субветви. Цветные конусы внизу обозначают регион распространения данных субветвей, под ними подписаны популяции. Слева — временная шкала (в тыс. лет назад).

Каждый субвариант гаплогруппы N имеет достаточно четкий ареал географического распространения. Ранее всего отделившаяся от других (около 17 тыс. лет назад) ветвь N4 представлена в Японии, Китае, Вьетнаме. Напротив, разделение ветвей N3 и N2a (около 13 и 9 тыс. лет назад соответственно) привело к глубокому ветвлению каждой из них, и в результате ими оказались охвачены самые разные регионы Евразии. Основные субветви N2a — это N2a2, представленная в Восточной Азии и N2a1, веточки которой затронули Центральную Сибирь, Западную Сибирь, Монголию, Северную Европу.

N3 ветвится еще более широко. Субветвь N3b специфична для Южной Сибири и Монголии, а субветвь N3a3’6 встречается от Восточной Сибири до Балтики. Она затрагивает настолько далекие друг от друга популяции как чукчи, буряты и литовцы. В Европе одна из ее веточек — N3a3 охватывает более трети современных эстонцев, литовцев и латышей, а также представлена у финнов и у восточнославянских народов. N3a4 увеличивается в частоте у народов Поволжья. А субветви N3a5 и N3a6 ограничены восточной частью Евразии: N3a5 представлена у монгологоворящих бурятов и в Монголии, а N3a6 — у тунгусоговорящих нанайцев в бассейне Амура.

С помощью программы GeneGeo созданы карты распространения основных ветвей гаплогруппы N: N3 и N2a. Карты наглядно демонстрируют, насколько географически отличается их распределение и какую выраженную географическую приуроченность они имеют.

Карты частот субветвей N3 и N2a. Частота и...

Карты частот субветвей N3 и N2a. Частота их в популяциях соответствует цветовой шкале сверху — чем ярче цвет, тем больше частота. Популяции, изученные в данной работе, обозначены зелеными точками; черные точки обозначают данные из литературы об отсутствии гаплогруппы N на данной территории.

Гаплогруппа преодолевает географические и языковые барьеры

Наиболее бурное ветвление N3a3’6 проиходило около 5 тыс. лет назад. Сложно определить точный регион, где это случилось, вероятно, где-то в центре ареала — в районе Урала или в Западной Сибири. Но очевидно, что вновь образовавшиеся субветви гаплогруппы с миграциями их носителей стали распространяться очень далеко в обоих направлениях — на запад и на восток.

Популяции регионов, в которых присутствуют дочерние веточки субветви N3a3’6, говорят на разных языках: алтайской, уральской, индоевропейской и чукотско-камчатской семей. По данным лингвистов разделение этих языковых семей произошло на несколько тысячелетий раньше, чем зафиксированное генетиками время расхождения N3a3’6 на отдельные веточки. Из этого авторы статьи делают предположение, что распространение этой субветви очень мало или вообще не связано с распространением языков. Иными словами, мужчины, которые несли и передавали следующим поколениям линии N3a3’6, могли говорить на разных языках.

Но хотя первоначальное распространение субветви N3a3’6 происходило поверх языковых барьеров, последующее ветвление уже не осталось в стороне от языкового разнообразия. Так, ветвление субветви N3a5 разделило ее на N3a5-F4205 среди монгологоворящих популяций и N3a5-B202 среди популяций чукотско-камчатских языков.

Возможные параллели генетики и истории

Датировка быстрого распространения N3a3’6 относит его к среднему голоцену, когда происходило потепление и распространение лесов к северу, в зону нынешней тундры. Авторы рассматривают вероятность, что с экспансией N3a3’6 может быть связан так называемый Сейминско-турбинский транскультурный феномен около 4 тысяч лет назад. Протянувшийся от Монголии до Балтики, этот феномен состоит в одновременном появлении технологий обработки металла в различных культурах пояса лесов и степей. Есть вероятность, что этот феномен — то есть распространение технологий обработки металла, мог быть связан с миграциями носителей Y-хромосомных линий N3a3’6. Но эти рассуждения носят спекулятивный характер, пишут авторы.

Есть и еще одно предположение. Исследования древней ДНК положили начало гипотезе о трех основных источниках европейского генофонда: это мезолитические охотники-собиратели, неолитические земледельцы и третья линия, получившая название древних северных евразийцев (ANE), представителем которой считают верхнепалеолитический образец со стоянки Мальта близ Байкала. Но модель трех источников не полностью соответствует генетическому профилю европейских популяций, поэтому специалисты предполагают наличие еще одного потока генов из Сибири. И этот поток, возможно, соотносится с субветвью N3a3’4.

Источник:

Human Y Chromosome Haplogroup N: A Non-trivial Time-Resolved Phylogeography

that Cuts across Language Families

Anne-Mai Iluma¨e, Maere Reidla, Marina Chukhryaeva, ………………… Richard Villems and Siiri Rootsi

The American Journal of Human Genetics http://dx.doi.org/10.1016/j.ajhg.2016.05.025

Дополнительная информация:

Марина Чухряева, научный сотрудник лаб. геномной географии ИОГен РАН и лаб. популяционой генетики человека Медико-генетического научного центра (МГНЦ).

m.chukhryaeva@yandex.ru, +7 (916)264-42-30

Олег Балановский, д.б.н., проф. РАН, зав. лабораторией геномной географии ИОГен РАН

balanovsky@inbox.ru, +7(985)523-27-23

Надежда Маркина, редактор сайта «Генофонд.рф»

nadezda_markina@mail.ru, +7 (926)119-84-38