DataPDF Available

Pilipenko 2015 A PALEOGENETIC STUDY OF PAZYRYK PEOPLE BURIED AT AK-ALAKHA-1, THE ALTAI MOUNTAINS in russian

December 2015

Authors:

Aleksandr Sergeevich Pilipenko

Institute of Cytology and Genetics, Russian Academy of Sciences

Rostislav Trapezov

Institute of Cytology and Genetics, Russian Academy of Sciences

Content uploaded by Aleksandr Sergeevich Pilipenko

Content may be subject to copyright.

147

Археология, этнография и антропология Евразии Том 43, № 4, 2015 E-mail: eurasia@archaeology.nsc.ru

УДК 575.17

А.С. Пилипенко1–3, Р.О. Трапезов1, 2, Н.В. Полосьмак2

1Институт цитологии и генетики СО РАН

пр. Академика Лаврентьева, 10, Новосибирск, 630090, Россия

E-mail:alexpil@bionet.nsc.ru

Rostislav@bionet.nsc.ru

2Институт археологии и этнографии СО РА Н

пр. Академика Лаврентьева,17, Новосибирск, 630090, Россия

E-mail: polosmaknatalia@gmail.com

3 Новосибирский государственный университет

ул. Пирогова, 2, Новосибирск, 630090, Россия

ПАЛЕОГЕНЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

НОСИТЕЛЕЙ ПАЗЫРЫКСКОЙ КУЛЬТУРЫ

ИЗ МОГИЛЬНИКА АК-АЛАХА-1 (ГОРНЫЙ АЛТАЙ)*

В статье представлены результаты молекулярно-генетического исследования останков двух носителей пазырыкской

культуры, погребенных в кург. 1 могильника Ак-Алаха-1 (плато Укок, Горный Алтай, Россия), с использованием четырех

систем генетических маркеров – митохондриальной ДНК, полиморфного фрагмента гена амелогенина, STR-локусов ау-

тосом и Y-хромосомы. Установлен мужской пол обоих индивидов. Выявлены идентичные варианты митохондриальной

ДНК и Y-хромосомы, что свидетельствует в пользу родства погребенных. Однако интегральное рассмотрение получен-

ных генетических данных позволяет исключить прямое родство (отец – сын). Приведена филогенетическая и филогеогра-

фическая интерпретация данных по митохондриальной ДНК и Y-хромосоме. Исследование демонстрирует современные

возможности палеогенетических методов и назревшую необходимость их широкого применения для объективизации ар-

хеологических реконструкций.

Ключевые слова: палеогенетика, митохондриальная ДНК, маркеры половой принадлежности, STR-маркеры аутосом

и Y-хромосомы, Горный Алтай, пазырыкская культура.

A.S. Pilipenko1–3, R.O. Trapezov1, 2, and N.V Polosmak2

1Institute of Cytology and Genetics, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences,

Pr. Akademika Lavrentieva 10, Novosibirsk, 630090, Russia

E-mail: alexpil@bionet.nsc.ru

2Institute of Archaeology and Ethnography, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences,

Pr. Akademika Lavrentieva 17, Novosibirsk, 630090, Russia

E-mail : polosmaknatalia@gmail.com

3Novosibirsk State University,

Pirogova 2, Novosibirsk, 630090, Russia

E-mail: Rostislav@bionet.nsc.ru

A PALEOGENETIC STUDY OF PAZYRYK PEOPLE BURIED AT AK-ALAKHA-1,

GORNY ALTAI

The study outlines the results of a molecular-genetic analysis of two males from a Pazyryk burial at Ak-Alakha-1, Ukok Plateau,

Gorny Altai, relating to mitochondrial DNA, the polymorphic part of amelogenin gene, autosomal STR-loci and STR-loci of

Y-chromosome. Major lineages of both mtDNA and Y-chromosome are identical, indicating kinship. However, more detailed results

exclude ﬁ rst degree (father–son) kinship in favor of a more distant relationship. Phylogenetic and phylogeographic implications

ÀÍÒÐÎÏÎËÎÃÈß È ÏÀËÅÎÃÅÍÅÒÈÊÀ

*Исследование выполнено в рамках проекта РНФ № 14-18-03124.

148 АНТРОПОЛОГИЯ И ПАЛЕОГЕНЕТИКА

Введение

Многочисленные курганные могильники пазырык-

ской культуры скифской эпохи, исследованные ар-

хеологами на юге Сибири в горах Алтая, получили

широчайшую известность благодаря уникальной со-

хранности останков человека, животных, изделий

из органических материалов, которая обусловлена

благоприятными условиями среды в погребениях

(низкая средняя температура, слабая интенсивность

жизнедеятельности микроорганизмов, наличие мерз-

лоты в некоторых погребениях и др.). Вариабельность

устройства погребальных сооружений, состава погре-

бенных в кургане, разнообразие сопроводительного

инвентаря и бытовых предметов, обнаруживаемых

в погребениях, позволяют реконструировать различ-

ные аспекты социального устройства пазырыкско-

го сообщества, особенности семейной организации

и связанные с ними элементы погребальной практики.

Вместе с тем высокая сохранность останков но-

сителей пазырыкской культуры (как мумифициро-

ванных, так и скелетов) делает их перспективными

объектами для исследования естественно-научными

методами, в первую очередь, палеогенетическими.

Помимо изучения общей структуры генофонда пазы-

рыкских популяций, поиска их генетических корней

и генетического наследия в более поздних группах на-

селения Евразии, одним из наиболее перспективных

направлений применения палеогенетических методов

является реконструкция таких аспектов, как степень

родства погребенных в коллективных захоронениях

или могильниках и половая принадлежность некото-

рых индивидов. Мы уже провели ряд исследований

в этом направлении (см., напр.: [Пилипенко, Трапезов,

Полосьмак, 2015; Pilipenko et al., 2010]).

Очередным объектом нашего внимания стали

останки носителей пазырыкской культуры из кург. 1

могильника Ак-Алаха-1 [Полосьмак, 1994, c. 16–60;

Население…, 2003, c. 17–21]. Памятник расположен

в долине одноименной реки на плато Уко к (Горный

Алтай, Россия). Состоял из пяти курганов, три из ко-

торых были исследованы под руководством Н.В. По-

лосьмак. Курган 1 диаметром 18 м по своим разме-

рам относится к разряду средних и содержал останки

двух индивидов. Ряд черт в устройстве погребально-

го сооружения и элементы обряда погребения свиде-

тельствуют о довольно высоком статусе погребенных,

по-видимому, относившихся к элите пазырыкского

of the ﬁ ndings are discussed. The study demonstrates the capacities of modern paleogenetic techniques and the urgent necessity to

include them in archaeological reconstructions.

Keywords: Paleogenetics, ancient DNA, mitochondrial DNA, sex-related genetic markers, autosomal STR-loci, STR-loci of

Y-chromosome, Gorny Altai, Pazyryk culture.

DOI: 10.17746/1563-0102.2015.43.4.000-000

общества: наличие двух срубов – внешнего семивен-

цового и внутреннего пятивенцового; сопроводитель-

ное захоронение девяти лошадей в специальном от-

секе внешнего сруба; помещение обоих погребенных

в колоды, не уступающие по своим размерам колодам

из «царского» пазырыкского кургана 4 [Руденко, 1953,

с. 44]. Несомненный интерес вызывает тот факт, что в

обеих колодах находились наборы вооружения, вклю-

чающие железные чеканы с деревянными рукоятями,

железные кинжалы в деревянных ножнах, гориты со

стрелами и луки. Этот курган был первым в истории

изучения пазырыкской культуры неразграбленным

и «замерзшим» погребением знатных воинов-всад-

ников с полностью сохранившимся погребальным ин-

вентарем и фрагментами костюма.

Методами физической антропологии установлено,

что в первой колоде был захоронен мужчина 45–50

лет, во второй – молодая женщина (16–17 лет) [Чики-

шева, 1994]. Таким образом, данное погребение рас-

сматривалось как аргумент в пользу существования

в пазырыкском обществе практики владения оружием

и привлечения к воинской деятельности как мужчин,

так и женщин, хотя и подчеркивалось, что для пазы-

рыкской культуры этот случай является уникальным

[Полосьмак, 2001, с. 276].

В статье приводятся результаты исследова-

ния останков носителей пазырыкской культуры из

кург. 1 могильника Ак-Алаха-1 методами палеоге-

нетики с целью прояснения их филогенетических

и филогеографических характеристик (по маркерам

мтДНК и Y-хромосомы), возможной степени родства

и половой принадлежности.

Материалы и методы

Палеоантропологические образцы. Для исследования

были взяты по две кости посткраниального скелета

каждого погребенного, характеризующиеся наиболь-

шей макроскопической сохранностью: индивида 1 –

бедренные, индивида 2 – бедренная и большая берцо-

вая. Работа с разными костями каждого погребенного

проводилась с большим хронологическим переры-

вом, чтобы исключить возможность какой-либо пере-

крестной контаминации и обеспечить максимальную

независимость результатов. Также предпринимались

специальные меры для исключения перекрестной

контаминации между образцами от индивидов 1 и 2.

149

А.С. Пилипенко, Р.О. Трапезов, Н.В. Полосьмак

Предварительная обработка палеоантрополо-

гического материала и экстракция ДНК. Применя-

лись методы, описанные в наших работах [Pilipenko

et al., 2010, 2015; Пилипенко, Трапезов, Полосьмак,

2015]. Поверхность костей обрабатывали 5%-м рас-

твором гипохлорита натрия для разрушения воз-

можных загрязнений современной ДНК, затем уда-

ляли механически слой ~1–2 мм и облучали образец

ультрафиолетом не менее 1 ч. Из компактного кост-

ного вещества высверливали мелкодисперсный по-

рошок, который использовали для экстракции сум-

марной ДНК. Костный порошок в течение 36–48 ч

инкубировали в 5М гуанидинизотиоционатном бу-

фере при температуре 65 ºС и постоянном переме-

шивании с помощью термошейкера [Pilipenko et al.,

2010, 2015]. ДНК выделяли методом фенол-хлоро-

формной экстракции с последующим осаждением

изопропанолом.

Анализ генетических маркеров. Исследование

включает анализ четырех систем молекулярно-ге-

нетических маркеров: митохондриальной ДНК (по-

следовательность ГВС I, маркер родства по женской

линии, филогенетически и филогеографически ин-

формативный маркер), фрагмента гена амелогени-

на (маркер, используемый для определения половой

принадлежности останков), высоковариабельных

STR-локусов ауто сом (универсальные маркеры сте-

пени родства индивидов) и Y- хромосомы (маркеры

родства по мужской линии, филогенетически и фи-

логеографически информативные маркеры, являются

также независимыми маркерами мужского пола). Та-

ким образом, пол погребенных устанавливали на ос-

новании анализа двух независимых систем маркеров

(ген амелогенина и STR-локусы Y-хромосомы), род-

ство – трех (STR-локусы аутосом и Y- хромосомы,

а также мтДНК). Две из них – мтДНК и STR-локусы

Y-хромосомы – являются филогенетически и фило-

географически информативными, отражая генетиче-

скую историю пазырыкской популяции по женской

и мужской линиям соответственно. Методы геноти-

пирования каждой анализируемой системы маркеров

приведены ниже.

Анализ последовательности мтДНК. Амплифи-

кацию ГВС I мтДНК проводили двумя разными ме-

тодами: четырех коротких перекрывающихся фраг-

ментов посредством однораундовой ПЦР [Haak et

al., 2005] и одного длинного с помощью «вложен-

ной» ПЦР (включала два раунда реакции) [Пилипен-

ко и др., 2008].

Последовательности нуклеотидов определя-

ли с использованием набора реактивов ABI Prism

BigDye Terminator Cycle Sequencing Ready Reaction

Kit (Applied Biosystems, USA). Продукты секвени-

рующей реакции анализировали на автоматическом

капиллярном секвенаторе ABI Prism 3130XL Genetic

Analyser (Applied Biosistems, США) в центре кол-

лективного пользования «Геномика» СО РА Н (http://

sequest.niboch.nsc.ru).

Полученные последовательности сравнивали c

уточненной кембриджской референсной последова-

тельностью мтДНК (rCRS) [Andrews et al., 1999]. Их

филогенетическую интерпретацию осуществляли

на основании существующей классификации струк-

турных вариантов мтДНК (http://www.phylotree.org)

[Van Oven, Kayser, 2009]. Полученные результаты до-

полнительно верифицировали с помощью программ-

ного инструмента HaploGrep [Kloss-Brandstatter et al.,

2011] (http://haplogrep.uibk.ac.at/). Для филогеогра-

фического анализа привлекались литературные дан-

ные по разнообразию структуры ГВС I мтДНК в со-

временных популяциях Евразии численностью более

25 тыс. образцов.

Определение профилей девяти аутосомных STR-

локусов и анализ полиморфизма участка гена аме-

логенина (маркер половой принадлежности остан-

ков) проводили с использованием коммерческого

набора реактивов AmpFlSTR® Profiler® Plus PCR

Ampliﬁ cation Kit (Applied Biosystems, США) соглас-

но инструкции производителя. Профили 17 STR-

маркеров Y-хромосомы определяли с помощью ком-

мерческого набора реактивов AmpFlSTR® Y-ﬁ ler®

PCR Ampliﬁ cation Kit (Applied Biosystems, США) со-

гласно инструкции производителя. Для установления

принадлежности исследованных STR-гаплотипов

Y-хромосомы к гаплогруппам использовали програм-

му Haplogroup predictor, находящуюся в свободном

доступе (http://www.hprg.com/hapest5/).

Меры против контаминации и верификация ре-

зультатов. Все работы с древним материалом вы-

полнены в лаборатории, специально оборудован-

ной для палеогенетических исследований. Персонал

лаборатории использовал комплекты спецодежды

для чистых помещений. Все рабочие поверхности

и приборы регулярно обрабатывались раствором ги-

похлорита натрия (5 %) и облучались ультрафиоле-

том. Через полную процедуру экстракции и амплифи-

кации параллельно с древними образцами проходили

контрольные пробирки чистоты системы (без добав-

ления палеоматериала) для выявления возможного

загрязнения используемых реактивов и оборудова-

ния. Для каждого индивида проводили три незави-

симые экстракции ДНК. Амплификацию выполняли

несколько раз для каждого экстракта. У всех сотрудни-

ков палеогенетической лаборатории, имеющих доступ

в чистые помещения, были определены последова-

тельности ГВС I мтДНК с целью выявления возмож-

ной контаминации материалов. Реализация перечис-

ленных мер и особенности результатов исследования

свидетельствуют о достоверности полученных пале-

огенетических данных.

150 АНТРОПОЛОГИЯ И ПАЛЕОГЕНЕТИКА

Результаты и обсуждение

Для каждого индивида была получена серия из семи

экстрактов ДНК (по три из первой кости и по че-

тыре из второй). Их анализ позволил получить ин-

формацию о последовательности ГВС I мтДНК,

присутствии в останках аллельных вариантов гена

амелогенина, специфичных для половых хромо-

сом, об аллельных вариантах STR-локусов аутосом

и Y-хромосомы (таблицы 1, 2).

Степень сохранности ДНК в останках и эффек-

тивность использованных систем генотипирова-

ния маркеров. В процессе экспериментальных ра-

бот нами получены многочисленные свидетельства

различной степени сохранности ДНК в исследуемых

останках: у индивида 2 она существенно ниже, чем

у индивида 1. При амплификации мтДНК методом

«вложенной» ПЦР, для осуществления которой тре-

буется присутствие в экстракте фрагментов длиной

более 300 пар нуклеотидов, положительные резуль-

таты получены для всех образцов ДНК индивида 1

и только для четырех из семи индивида 2. При этом

амплификация короткими перекрывающимися фраг-

ментами была успешно проведена для всех образцов,

что свидетельствует о достаточно высокой для древ-

них скелетных материалов сохранности аутентичной

ДНК. Аналогичные результаты получены для других

систем маркеров: для индивида 1 реконструирова-

ны полные профили аллелей STR-локусов ауто сом

и Y- хромосомы, в то время как для индивида 2 ампли-

фикация была менее эффективной (особенно для ло-

кусов, продукты амплификации которых существен-

но превышали длину 250 пар нуклеотидов), что не

позволило воспроизвести полные профили аллелей

(табл. 1, 2). Амплификация фрагментов гена амелоге-

нина (маркер половой принадлежности) также была

нестабильной. Именно с учетом относительно низ-

кой степени сохранности ДНК в останках индивида 2

мы решили увеличить число независимых экстрактов

для каждого индивида с двух-трех (стандартное чис-

ло) до семи. В этом контексте особо важен факт вос-

произведения результатов из разных частей скелета.

Полученные достоверные данные позволили сделать

выводы с использованием всех четырех анализируе-

мых нами систем генетических маркеров.

Половая принадлежность погребенных. Задача

определения пола индивида сводится к установлению

присутствия или отсутствия в останках аутентичной

ДНК Y-хромосомы. В рамках нашего исследования

реализованы два подхода к решению этой задачи: ана-

лиз аллелей гена амелогенина (его варианты отлича-

ются для X- и Y- хромосом человека) и генотипирова-

ние STR-локусов Y- хромосомы. Для набора реактивов

AmpFlSTR® Profiler® Plus PCR Amplification Kit

(Applied Biosystems, США), позволяющего проводить

одновременный анализ аллелей гена амелогенина

и профиля аутосомных STR-маркеров, нами была вы-

явлена значительная зависимость эффективности ам-

Таблица 2. Результаты генотипирования

профиля STR-локусов Y-хромосомы

Локус Генотип

Скелет 1 Скелет 2

DYS19 14 14

DYS385a/b 12/13 Нет данных

DYS389I 13 13

DYS389II 29 Нет данных

DYS390 23 23

DYS391 10 10

DYS392 14 Нет данных

DYS393 13 13

DYS437 14 14

DYS438 10 10

DYS439 10 10

DYS448 18 Нет данных

DYS456 15 15

DYS458 16 16

DYS635 24 24

YGATAH4 12 12

Таблица 1. Результаты генотипирования

профиля аутосомных STR-локусов

в образцах ДНК

Локус Генотип

Скелет 1 Скелет 2

D3S1358 15/16 14/15

vWA 18/18 14/16

FGA 22/22* 23/23*

D8S1179 13/13 14/18

D21S11 31/32.2 29/30

D18S51 Нет данных Нет данных

D5S818 11/12 11/11

D13S317 10/13 Нет данных

D7S8 8/8 Нет данных

Амелогенин (пол)XY (мужской)XY (мужской)

Примечание: Жирным шрифтом выделены генотипы,

свидетельствующие об отсутствии прямого родства между

погребенными.

*Существует вероятность отсутствия сигнала от вто-

рого аллеля (с большим числом повторов), который не был

амплифицирован из-за деградированного состояния ДНК.

151

А.С. Пилипенко, Р.О. Трапезов, Н.В. Полосьмак

плификации от степени сохранности ДНК в останках.

Этот метод позволил получить устойчивые, хорошо

воспроизводимые результаты как по гену амелогени-

на, так и по STR-маркерам индивида 1. Для индивида

2 амплификация маркеров была нестабильной. Ана-

логичные результаты получены при использовании

набора AmpFlSTR® Y-ﬁ ler® PCR Ampliﬁ cation Kit

(Applied Biosystems, США). Тем не менее оба подхо-

да продемонстрировали присутствие в останках ДНК

Y-хромосомы. Таким образом, молекулярно-генети-

ческие данные свидетельствуют о мужском поле обо-

их погребенных из кург. 1 могильника Ак-Алаха-1,

что расходится с результатами определения половой

принадлежности индивида 2 методами физической

антропологии [Население…, 2003, с. 19]. Причиной,

на наш взгляд, может быть молодой возраст этого ин-

дивида (16 лет), поскольку установление пола погре-

бенных подросткового возраста по морфологии ске-

лета в некоторых случаях достаточно затруднительно.

Таким образом, полученные данные позволяют заклю-

чить, что в кург. 1 могильника Ак-Алаха-1 совершено

парное погребение мужчин 45–50 и 16 лет.

Результаты анализа структуры образцов мтДНК.

Исследованные индивиды характеризовались иден-

тичной структурой ГВС I мтДНК. Структура гапло-

типа ГВС I 16093C-16129A-16223T-16298C-16327T

однозначно свидетельствует о принадлежности дан-

ного структурного варианта мтДНК к восточно-ев-

разийской гаплогруппе С (наиболее вероятно, к под-

группе C4a1), относящейся к макрогаплогруппе M.

Согласно результатам филогеографического анализа,

варианты гаплогруппы C4 с идентичной или близкой

структурой гаплотипов широко представлены как у

населения Южной Сибири (включая Алтай) и Цен-

тральной Азии (в т.ч. Северного Китая), так и в автох-

тонных популяциях более северных районов Сибири

[Пилипенко, Трапезов, Полосьмак, 2015; Derenko et

al., 2003, 2007; Starikovskaya et al., 2005; Metspalu et

al., 2004]. Таким образом, выявленный вариант харак-

терен для современных коренных народов рассматри-

ваемого нами региона.

Анализ данных по составу линий мтДНК у но-

сителей пазырыкской культуры показал, что обна-

руженный нами вариант довольно часто встречается

в генофонде пазырыкцев и является одним из его ти-

пичных компонентов. В частности, близкие и иден-

тичные варианты гаплогруппы C4 были выявлены

у погребенных из расположенных на небольшом

удалении от могильника Ак-Алаха-1 памятников

Ак-Алаха-3 [Пилипенко, Трапезов, Полосьмак, 2015]

и Ак-Алаха-5, а также из других, территориально бо-

лее удаленных пазырыкских могильников, например,

Алагаил в среднем течении р. Чуя (неопубликован-

ные данные авторов). Высокая частота встречаемо-

сти рассматриваемого варианта мтДНК в генофонде

пазырыкцев Алтая ослабляет его значимость в каче-

стве возможного маркера родства индивидов, погре-

бенных в кург. 1 могильника Ак-Алаха-1, по материн-

ской линии.

Аллельный профиль STR-локусов Y-хромо-

сомы. В рамках нашего исследования он был ис-

пользован как один из маркеров половой принад-

лежности останков (см. выше), в качестве маркера

родства индивидов по мужской линии, а также фило-

генетически и филогеографически информативного

маркера, отражающего историю мужской части по-

пуляции пазырыкцев. Для индивида 1 нам удало сь ре-

конструировать полный профиль из 17 STR-локусов

Y-хромосомы. Из-за относительно низкой степени

сохранности ДНК в останках индивида 2 для него

были получены данные только по 12 STR-локусам

из 17 (табл. 2). Аллельные варианты для STR-локусов,

успешно генотипированных в обоих случаях, пол-

ностью идентичны. Это с высокой вероятностью ука-

зывает на принадлежность исследуемых индивидов

к одной линии Y-хромосомы, что предполагает их

близкое родство по мужской линии.

Исследование структуры Y-хромосомы с целью

проведения филогенетического и филогеографическо-

го анализа может быть осуществлено двумя способа-

ми. Один заключается в анализе ОНП Y- хромосомы,

которые маркируют принадлежность к конкретным

ее гаплогруппам и подгруппам; другой – генотипи-

ровании набора STR-локусов и определении фило-

генетической принадлежности с помощью специ-

альных программ, выявляющих корреляцию между

STR-профилями и филогенетическими кластерами

Y-хромосомы. Нами был использован последний.

Полученный полный аллельный профиль по 17 STR-

локусам позволил определить принадлежность ис-

следуемого варианта Y-хромосомы к гаплогруппе

N (вероятность по данным программы Haplogroup

Predictor составила 100 %). Эта гаплогруппа возник-

ла в Юго-Восточной Азии, но впоследствии длитель-

ное время эволюционировала на территории Южной

Сибири [Харьков, 2012]. Именно через Алтае-Саян-

ское нагорье пролегал путь распространения ее под-

групп в другие регионы Евразии – преимущественно

в северные широты от Восточной Европы до Дальне-

го Востока. Подгруппы гаплогруппы N имеют фило-

географическую специфику, многие из них сформи-

ровались на юге Сибири, именно здесь наблюдается

наибольшее разнообразие вариантов этой гаплогруп-

пы. Для точного установления принадлежности ис-

следуемого варианта Y-хромосомы к подгруппам га-

плогруппы N требуется проведение дополнительного

анализа его ОНП маркеров. Эта задача будет решена

в рамках масштабного исследования разнообразия

линий Y-хромосомы в генофонде пазырыкских по-

пуляций Алтая, осуществляемого нами в настоящее

152 АНТРОПОЛОГИЯ И ПАЛЕОГЕНЕТИКА

время. На данном этапе ограничимся констатацией

того, что вариант Y- хромосомы, выявленный у погре-

бенных из кург. 1 могильника Ак-Алаха-1, является

характерным для изучаемого региона и сопредель-

ных районов Северной Евразии и это хорошо согла-

суется с рассмотренными выше данными по структу-

ре их мтДНК.

Таким образом, по результатам анализа марке-

ров с однородительским наследованием (мтДНК

и Y-хромосома) нами была установлена вероятность

близкого родства рассматриваемых индивидов из пар-

ного погребения как по женской, так и по мужской

линии. В такой ситуации решающее значение могут

иметь данные по профилю аутосомных STR-локусов.

Они свидетельствуют о том, что исследуемые инди-

виды не являлись прямыми родственниками, в данном

случае, с учетом пола погребенных, они не могли быть

отцом и сыном. Речь может идти о других вариантах

близкого родства (см. ниже).

Погребение в кургане 1

могильника Ак-Алаха-1 в свете

молекулярно-генетических данных

Полученные молекулярно-генетические данные по-

зволяют по-новому интерпретировать особенности

погребения в кург. 1 могильника Ак-Алаха-1. Важное

значение имеет установление мужского пола молодо-

го индивида. В этой связи становится понятным, что и

мужская одежда, в которую был облачен погребенный

(шерстяные штаны, подпоясанная шуба, войлочный

шлем с деревянными фигурками животных) и муж-

ская прическа (вернее, отсутствие женской – парика)

в спорных случаях являются маркерами половой при-

надлежности. Ранее на основании данных физической

антропологии индивид рассматривался как молодая

женщина. Хотя подчеркивались ее физические осо-

бенности, сближающиеся с мужскими характеристи-

ками: «череп очень крупный и кажется массивным…

черепная коробка очень длинная и очень высокая…

нижняя челюсть очень массивная… Кости посткрани-

ального скелета очень длинные, не уступающие по аб-

солютным размерам и указателям массивности костям

мужского скелета… Длина тела очень большая» [Чи-

кишева, 1994, с. 173].

Новые данные позволяют пересмотреть и возмож-

ные родственные отношения погребенных. Парное

захоронение зрелого мужчины и молодой женщины

рассматривалось как погребение либо супругов, либо

отца и дочери. Генетические данные опровергают

оба эти предположения. Погребенные вместе муж-

чины, по-видимому, действительно связаны опреде-

ленной степенью родства. Об этом свидетельствует

довольно редкая ситуация, когда индивиды из пар-

ного погребения демонстрируют идентичность вари-

антов как мтДНК, так и Y- хромосомы, указывающие

на потенциальное родство по материнской и отцов-

ской линиям, соответственно. Учитывая мужской

пол погребенных, можно предположить, что они яв-

ляются отцом и сыном. Однако данные по ауто сом-

ным STR-локусам, позволяющие проверить наличие

прямого родства индивидов, опровергают это пред-

положение. По-видимому, родственные отношения

исследуемых индивидов носят более отдаленный (и

сложный для анализа) характер (например, дядя и пле-

мянник)*. #*В этнографии давно и хорошо известно

о большом разнообразии систем родства. Но для архе-

ологии без данных палеогенетики эти сведения прак-

тически бесполезны. Тем не менее при привычных

интерпретациях парных погребений как захоронений

мужа и жены или наложницы либо, если возраст по-

зволяет, матери и сына надо помнить, что существу-

ет гораздо больше вариантов, и не делать поспешных

выводов.# Детальная реконструкция и вероятностная

оценка такого родства требует репрезентативных дан-

ных по частотам аллельных вариантов STR-локусов

и Y-хромосомы в пазырыкской популяции, к которой

относятся погребенные. В настоящее время мы при-

ступили к накоплению этих данных, что позволит по-

высить возможности установления отдаленной сте-

пени родства индивидов из погребений пазырыкской

культуры.

Ситуация, когда все основные варианты род-

ственных отношений погребенных были отвергнуты

по результатам палеогенетического анализа, демон-

стрирует назревшую необходимость объективизации

подобных реконструкций в археологии. Объективный

характер им может придать в первую очередь широкое

применение методов палеогенетики, которые, несмо-

тря на существующие ограничения, позволяют те-

стировать наиболее простые модели родства. Именно

эти модели, как правило, и используются археологами

в подобных реконструкциях.

Следует заметить, что в одной могиле двух муж-

чин свели как родственные отношения, так и опреде-

ленный социальный статус, но их совместное захо-

ронение обусловлено сложившейся ситуацией – оба

не пережили (вероятно, каждый по своей причине)

прошедшую зиму и были похоронены весной, когд а

это стало возможным. Парные погребения Уко ка, ско-

рее всего, объясняются данными обстоятельствами.

И у нас уже есть возможность проверить это.

Список литературы

Население Горного Алтая в эпоху раннего железного

века как этнокультурный феномен: происхождение, гене-

зис, исторические судьбы (по данным археологии, антропо-

153

А.С. Пилипенко, Р.О. Трапезов, Н.В. Полосьмак

логии и генетики) / В.И. Молодин, М.И. Воевода, Т.А. Чи-

кишева, А.Г. Ромащенко, Н.В. Полосьмак, Е.О. Шульгина,

М.В. Нефедова, И.В. Куликов, Л.Д. Дамба, М.А. Губина,

В.Ф. Кобзев. – Новосибирск: Изд-во СО РА Н , 2003. – 286 с.

Пилипенко А.С., Ромащенко А.Г., Молодин В.И., Ку-

ликов И.В., Кобзев В.Ф., Поздняков Д.В., Новикова О.И.

Особенности захоронения младенцев в жилищах городища

Чича-1 Барабинской лесостепи по данным анализа струк-

туры ДНК // Археология, этнография и антропология Евра-

зии. – 2008. – № 2. – С. 57–67.

Пилипенко А.С., Трапезов Р.О., Полосьмак Н.В. Мо-

лекулярно-генетический анализ останков людей из погребе-

ния 1 кургана 1 могильника Ак-Алаха-3 // Археология, этно-

графия и антропология Евразии. – 2015. – № 2. – С. 138–145.

Полосьмак Н.В. «Стерегущие золото грифы» (ак-

алахинские курганы). – Новосибирк: Наука, 1994. – 124 с.

Полосьмак Н.В. Всадники Укок а. – Новосибирск:

Инфолио-пресс, 2001. – 336 с.

Руденко С.И. Культура населения Горного Алтая

в скифское время. – М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1953. – 387 с.

Харьков В.Н. Структура и филогеография генофонда

коренного населения Сибири по маркерам Y- хромосомы:

автореф. дис. … д-ра биол. наук. – Томск, 2012. – 45 с.

Чикишева Т.А. Пазырыкская культура // Древние куль-

туры Бертекской долины. – Новосибирск: Наука, 1994. –

С. 167–173.

Andrews R.M., Kubacka I., Chinnery P.F.,

Lightowlers R.N., Turnbull D.M., Howell N. Reanalysis

and revision of the Cambridge reference sequence for human

mitochondrial DNA // Nature Genetics. – 1999. – Vol. 23. –

P. 147.

Derenko M.V., Grzybowski T., Malyarchuk B.A.,

Dambueva I.K., Denisova G.A., Czarny J., Dorzhu C.M.,

Kakpakov V.T., Miscicka-Sliwka D., Wozniak M.,

Zakharov I.A. Diversity of mitochondrial DNA lineages

in South Siberia // Ann. Hum. Genet. – 2003. – Vol. 67. –

P. 391–411.

Derenko M., Malyarchuk B., Grzybowski T., Denisova G.,

Dambueva I., Perkova M., Dorzhu C., Luzina F., Lee H.K.,

Vanecek T., Villems R., Zakharov I. Plylogeographic analysis

of mitochondrial DNA in Northern Asian populations // Am. J.

Hum. Genet. – 2007. – Vol. 81. – P. 1025–1041.

Haak W., Forster P., Bramanti B., Matsumura S.,

Brandt G., Tanzer M., Villems R., Renfrew C.,

Gronenborn D., Werner A.K., Burger J. Ancient DNA from

the ﬁ rst European farmers in 7500-Year-Old Neolithic sites //

Science. – 2005. – Vol. 305. – P. 1016–1018.

Kloss-Brandstatter A., Pacher D., Schonherr S.,

Weissensteiner H., Binna R., Specht G., Kronenberg F.

HaploGrep: a fast and reliable algorithm for automatic

classification of mitochondrial DNA haplogroups // Hum.

Mutat. – 2011. – Vol. 32. – P. 25–32.

Metspalu M., Kivisild T., Metspalu E., Parik J.,

Hudjashov G., Kaldma K., Serk P., Karmin M., Behar D.M.,

Gilbert M.T.P., Endicott P., Mastana S., Papiha S.S.,

Skorecki K., Torroni A., Villems R. Most of the extant

mtDNA boundaries in South and Southwest Asia were likely

shaped during the initial settlement of Eurasia by anatomically

modern humans // BMC Genet. – 2004. – Vol. 5. – p. 26. – DOI:

10.1186/1471-2156-5-26

Pilipenko A.S., Romaschenko A.G., Molodin V.I.,

Parzinger H., Kobzev V.F. Mitochondrial DNA studies of

the Pazyryk people (4th to 3rd centuries BC) from northwestern

Mongolia // Archaeological and Anthropological Sciences. –

2010. – Vol. 2, N 4. – P. 231–236.

Pilipenko A.S., Trapezov R.O., Zhuravlev A.A.,

Molodin V.I., Romaschenko A.G. MtDNA Haplogroup

A10 Lineages in Bronze Age Samples Suggest That Ancient

Autochthonous Human Groups Contributed to the Speciﬁ city of

the Indigenous West Siberian Population // PLoS ONE. – 2015. –

Vol. 10 (5): e0127182. – DOI: 10.1371/journal.pone.0127182

Starikovskaya E.B., Sukernik R.I., Derbeneva O.A.,

Volodko N.V., Ruiz-Persini E., Torroni A., Brown M.D.,

Lott M.T., Hosseini S.H., Huoponen K., Wallace D.C.

Mitochondrial DNA diversity in indigenous populations of the

southern extent of Siberia, and the origins of Native American

haplogroups // Ann. Hum. Genet. – 2005. – Vol. 69. – P. 67–89.

Van Oven M., Kayser M. Updated comprehensive tree of

global human mitochondrial DNA variation // Hum. Mutat. –

2009. – Vol. 30, iss. 2. – P. 386–394.

Материал поступил в редколлегию 26.10.15 г.

Genetic kinship and admixture in Iron Age Scytho-Siberians

Article

Full-text available

Apr 2019
HUM GENET

Scythians are known from written sources as horse-riding nomadic peoples who dominated the Eurasian steppe throughout the Iron Age. However, their origins and the exact nature of their social organization remain debated. Three hypotheses prevail regarding their origins that can be summarized as a “western origin”, an “eastern origin” and a “multi-regional origin”. In this work, we first aimed to address the question of the familial and social organization of some Scythian groups (Scytho-Siberians) by testing genetic kinship and, second, to add new elements on their origins through phylogeographical analyses. Twenty-eight Scythian individuals from 5 archeological sites in the Tuva Republic (Russia) were analyzed using autosomal Short Tandem Repeats (STR), Y-STR and Y-SNP typing as well as whole mitochondrial (mtDNA) genome sequencing. Familial relationships were assessed using the Likelihood Ratio (LR) method. Thirteen of the 28 individuals tested were linked by first-degree relationships. When related, the individuals were buried together, except for one adult woman, buried separately from her mother and young sister. Y-chromosome analysis revealed a burial pattern linked to paternal lineages, with men bearing closely related Y-haplotypes buried on the same sites. Inversely, various mtDNA lineages can be found on each site. Y-chromosomal and mtDNA haplogroups were almost equally distributed between Western and Eastern Eurasian haplogroups. These results suggest that Siberian Scythians were organized in patrilocal and patrilineal societies with burial practices linked to both kinship and paternal lineages. It also appears that the group analyzed shared a greater genetic link with Asian populations than Western Scythians did.

MtDNA Haplogroup A10 Lineages in Bronze Age Samples Suggest That Ancient Autochthonous Human Groups Contributed to the Specificity of the Indigenous West Siberian Population

Article

Full-text available

May 2015
PLOS ONE

Background The craniometric specificity of the indigenous West Siberian human populations cannot be completely explained by the genetic interactions of the western and eastern Eurasian groups recorded in the archaeology of the area from the beginning of the 2nd millennium BC. Anthropologists have proposed another probable explanation: contribution to the genetic structure of West Siberian indigenous populations by ancient human groups, which separated from western and eastern Eurasian populations before the final formation of their phenotypic and genetic features and evolved independently in the region over a long period of time. This hypothesis remains untested. From the genetic point of view, it could be confirmed by the presence in the gene pool of indigenous populations of autochthonous components that evolved in the region over long time periods. The detection of such components, particularly in the mtDNA gene pool, is crucial for further clarification of early regional genetic history. Results and Conclusion We present the results of analysis of mtDNA samples (n = 10) belonging to the A10 haplogroup, from Bronze Age populations of West Siberian forest-steppe (V—I millennium BC), that were identified in a screening study of a large diachronic sample (n = 96). A10 lineages, which are very rare in modern Eurasian populations, were found in all the Bronze Age groups under study. Data on the A10 lineages’ phylogeny and phylogeography in ancient West Siberian and modern Eurasian populations suggest that A10 haplogroup underwent a long-term evolution in West Siberia or arose there autochthonously; thus, the presence of A10 lineages indicates the possible contribution of early autochthonous human groups to the genetic specificity of modern populations, in addition to contributions of later interactions of western and eastern Eurasian populations.

Most of the extant mtDNA boundaries in South and Southwest Asia were likely shaped during the initial settlement of Eurasia by anatomically modern humans

Article

Full-text available

Jan 2004
BMC GENET

BACKGROUND: Recent advances in the understanding of the maternal and paternal heritage of south and southwest Asian populations have highlighted their role in the colonization of Eurasia by anatomically modern humans. Further understanding requires a deeper insight into the topology of the branches of the Indian mtDNA phylogenetic tree, which should be contextualized within the phylogeography of the neighboring regional mtDNA variation. Accordingly, we have analyzed mtDNA control and coding region variation in 796 Indian (including both tribal and caste populations from different parts of India) and 436 Iranian mtDNAs. The results were integrated and analyzed together with published data from South, Southeast Asia and West Eurasia. RESULTS: Four new Indian-specific haplogroup M sub-clades were defined. These, in combination with two previously described haplogroups, encompass approximately one third of the haplogroup M mtDNAs in India. Their phylogeography and spread among different linguistic phyla and social strata was investigated in detail. Furthermore, the analysis of the Iranian mtDNA pool revealed patterns of limited reciprocal gene flow between Iran and the Indian sub-continent and allowed the identification of different assemblies of shared mtDNA sub-clades. CONCLUSIONS: Since the initial peopling of South and West Asia by anatomically modern humans, when this region may well have provided the initial settlers who colonized much of the rest of Eurasia, the gene flow in and out of India of the maternally transmitted mtDNA has been surprisingly limited. Specifically, our analysis of the mtDNA haplogroups, which are shared between Indian and Iranian populations and exhibit coalescence ages corresponding to around the early Upper Paleolithic, indicates that they are present in India largely as Indian-specific sub-lineages. In contrast, other ancient Indian-specific variants of M and R are very rare outside the sub-continent.

Ancient DNA from the First European Farmers in 7500-Year-Old Neolithic Sites

Article

Full-text available

Jan 2005

Diversity of Mitochondrial DNA Lineages in South Siberia

Article

Full-text available

Oct 2003

To investigate the origin and evolution of aboriginal populations of South Siberia, a comprehensive mitochondrial DNA (mtDNA) analysis (HVR1 sequencing combined with RFLP typing) of 480 individuals, representing seven Altaic-speaking populations (Altaians, Khakassians, Buryats, Sojots, Tuvinians, Todjins and Tofalars), was performed. Additionally, HVR2 sequence information was obtained for 110 Altaians, providing, in particular, some novel details of the East Asian mtDNA phylogeny. The total sample revealed 81% East Asian (M*, M7, M8, M9, M10, C, D, G, Z, A, B, F, N9a, Y) and 17% West Eurasian (H, U, J, T, I, N1a, X) matrilineal genetic contribution, but with regional differences within South Siberia. The highest influx of West Eurasian mtDNAs was observed in populations from the East Sayan and Altai regions (from 12.5% to 34.5%), whereas in populations from the Baikal region this contribution was markedly lower (less than 10%). The considerable substructure within South Siberian haplogroups B, F, and G, together with the high degree of haplogroup C and D diversity revealed there, allows us to conclude that South Siberians carry the genetic imprint of early-colonization phase of Eurasia. Statistical analyses revealed that South Siberian populations contain high levels of mtDNA diversity and high heterogeneity of mtDNA sequences among populations (Fst = 5.05%) that might be due to geography but not due to language and anthropological features.

Most of the extant mtDNA boundaries in South and Southwest Asia were likely shaped during the initial settlement of Eurasia by anatomically modern humans

Article

Full-text available

Sep 2004
BMC GENET

Recent advances in the understanding of the maternal and paternal heritage of south and southwest Asian populations have highlighted their role in the colonization of Eurasia by anatomically modern humans. Further understanding requires a deeper insight into the topology of the branches of the Indian mtDNA phylogenetic tree, which should be contextualized within the phylogeography of the neighboring regional mtDNA variation. Accordingly, we have analyzed mtDNA control and coding region variation in 796 Indian (including both tribal and caste populations from different parts of India) and 436 Iranian mtDNAs. The results were integrated and analyzed together with published data from South, Southeast Asia and West Eurasia. Four new Indian-specific haplogroup M sub-clades were defined. These, in combination with two previously described haplogroups, encompass approximately one third of the haplogroup M mtDNAs in India. Their phylogeography and spread among different linguistic phyla and social strata was investigated in detail. Furthermore, the analysis of the Iranian mtDNA pool revealed patterns of limited reciprocal gene flow between Iran and the Indian sub-continent and allowed the identification of different assemblies of shared mtDNA sub-clades. Since the initial peopling of South and West Asia by anatomically modern humans, when this region may well have provided the initial settlers who colonized much of the rest of Eurasia, the gene flow in and out of India of the maternally transmitted mtDNA has been surprisingly limited. Specifically, our analysis of the mtDNA haplogroups, which are shared between Indian and Iranian populations and exhibit coalescence ages corresponding to around the early Upper Paleolithic, indicates that they are present in India largely as Indian-specific sub-lineages. In contrast, other ancient Indian-specific variants of M and R are very rare outside the sub-continent.

Phylogeographic Analysis of Mitochondrial DNA in Northern Asian Populations

Article

Full-text available

Dec 2007

To elucidate the human colonization process of northern Asia and human dispersals to the Americas, a diverse subset of 71 mitochondrial DNA (mtDNA) lineages was chosen for complete genome sequencing from the collection of 1,432 control-region sequences sampled from 18 autochthonous populations of northern, central, eastern, and southwestern Asia. On the basis of complete mtDNA sequencing, we have revised the classification of haplogroups A, D2, G1, M7, and I; identified six new subhaplogroups (I4, N1e, G1c, M7d, M7e, and J1b2a); and fully characterized haplogroups N1a and G1b, which were previously described only by the first hypervariable segment (HVS1) sequencing and coding-region restriction-fragment-length polymorphism analysis. Our findings indicate that the southern Siberian mtDNA pool harbors several lineages associated with the Late Upper Paleolithic and/or early Neolithic dispersals from both eastern Asia and southwestern Asia/southern Caucasus. Moreover, the phylogeography of the D2 lineages suggests that southern Siberia is likely to be a geographical source for the last postglacial maximum spread of this subhaplogroup to northern Siberia and that the expansion of the D2b branch occurred in Beringia ~7,000 years ago. In general, a detailed analysis of mtDNA gene pools of northern Asians provides the additional evidence to rule out the existence of a northern Asian route for the initial human colonization of Asia.

Updated comprehensive phylogenetic tree of global human mitochondrial DNA variation

Article

Feb 2009
HUM MUTAT

Human mitochondrial DNA is widely used as tool in many fields including evolutionary anthropology and population history, medical genetics, genetic genealogy, and forensic science. Many applications require detailed knowledge about the phylogenetic relationship of mtDNA variants. Although the phylogenetic resolution of global human mtDNA diversity has greatly improved as a result of increasing sequencing efforts of complete mtDNA genomes, an updated overall mtDNA tree is currently not available. In order to facilitate a better use of known mtDNA variation, we have constructed an updated comprehensive phylogeny of global human mtDNA variation, based on both coding- and control region mutations. This complete mtDNA tree includes previously published as well as newly identified haplogroups, is easily navigable, will be continuously and regularly updated in the future, and is online available at http://www.phylotree.org. © 2008 Wiley-Liss, Inc.

Молекулярно-генетический анализ останков людей из погребения 1 кургана 1 могильника Ак-Алаха-3 // Археология, этнография и антропология Евразии

2015-2017

А С Пилипенко
Р О Трапезов
Н В Полосьмак

Пилипенко А.С., Трапезов Р.О., Полосьмак Н.В. Молекулярно-генетический анализ останков людей из погребения 1 кургана 1 могильника Ак-Алаха-3 // Археология, этнография и антропология Евразии. – 2015. – № 2. – С. 138–145.

«Стерегущие золото грифы» (акалахинские курганы) – Новосибирк: Наука, 1994. – 124 с. Полосьмак Н.В. Всадники Укока

Н В Полосьмак

Полосьмак Н.В. «Стерегущие золото грифы» (акалахинские курганы). – Новосибирк: Наука, 1994. – 124 с. Полосьмак Н.В. Всадники Укока. – Новосибирск:

Изд-во АН СССР, 1953. – 387 с. Харьков В.Н. Структура и филогеография генофонда коренного населения Сибири по маркерам Y-хромосомы: автореф. дис. … д-ра биол. наук

Jan 1994
167-173

Инфолио-Пресс

Инфолио-пресс, 2001. – 336 с. Руденко С.И. Культура населения Горного Алтая в скифское время. – М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1953. – 387 с. Харьков В.Н. Структура и филогеография генофонда коренного населения Сибири по маркерам Y-хромосомы: автореф. дис. … д-ра биол. наук. – Томск, 2012. – 45 с. Чикишева Т.А. Пазырыкская культура // Древние культуры Бертекской долины. – Новосибирск: Наука, 1994. – С. 167–173.

A paleogenetic study of Pazyryk people buried at Ak-Alakha-1, the Altai Mountains

Article

January 2015

Aleksandr Sergeevich Pilipenko · Rostislav Trapezov · N. V Polosmak

Download