ЭТНОГЕНОМИКА И ФИЛОГЕНЕТИЧЕСКИЕ ВЗАИМООТНОШЕНИЯ НАРОДОВ ЕВРАЗИИ

Э.К. Хуснутдинова¹, И.А. Кутуев¹' ², Р.И. Хусаинова¹'², Б.Б. Юнусбаев¹, Р.М. Юсупов³ , Р. Виллемс²

¹ Институт биохимии и генетики Уфимского научного центра РАН, Уфа, Россия;

² Эстонский биоцентр, Тарту, Эстония; 

³ Институт языка и литературы Уфимского научного центра РАН, Уфа, Россия.

Проведено изучение народов Волго-Уральского региона (ВУР), Средней Азии и Северного Кав­каза на основе анализа 10 полиморфных Alu-инсерций, SNP и микросателлитов нерекомбини-рующего участка Y-хромосомы, а также гипервариабельного сегмента и кодирующего региона мтДНК. Получены принципиально новые сведения о родстве, взаимном расположении, степени сходства и различия этносов, исследованы филогенетические взаимоотношения между популя­циями этих регионов.

Введение 

Анализ геномного разнообразия современ­ных популяций человека на основе полиморф­ных ДНК-маркеров является мощным инстру­ментом для описания генетических особенно­стей народов, реконструкции их исторических взаимоотношений, а также становления чело­века как биологического вида в целом.
На ос­нове развития этих исследований в рамках геномики, изучающей струтуру и функции генома, возник новый раздел науки - этноге-номика. Основная задача этногеномики состо­ит в изучении особенностей геномного поли­морфизма и геномного разнообразия разных групп народонаселения - отдельных сообществ, этносов, этно-территориальных общностей, оценке направлений эволюции всего человече­ства. Традиционно для этого проводится анализ полиморфных ДНК-локусов ядерного и мито-хондриального геномов, основанный на выяв­лении внутри- и межпопуляционных различий в частотах аллелей и гаплогрупп, распределе­нии мужских и женских линий в популяциях. 


Особый интерес с этой точки зрения представляют Волго-Уральский регион, Се­верный Кавказ и Средняя Азия в силу осо­бенностей этнической истории населяющих их народов. Здесь столкнулись две волны расселения: европеоидная и монголоидная.
Находясь на границе Европы и Азии, Волго-Уральский регион на протяжении историче­ски длительного времени был местом взаи­модействия многих этнических слоев: в фор­мировании народов края известна роль уг­ров Западной Сибири, финнов севера Вос­точной Европы, индо-иранцев Ближнего Востока, тюрков Южной Сибири и Алтая, а позднее кочевых татаро-монгольских пле­мен и славянских народов Центральной и Западной Европы (Алексеев, 1974; Кузеев, 1985). Северный Кавказ всегда был и остает­ся очень сложным регионом как по уникаль­ности географического положения (между Европой и Западной Азией, Черным и Кас­пийским морями) и разнообразию естествен­но-географических условий, так и по этни­ческому составу его населения. Северный Кавказ, являющийся одним из значимых ко­ридоров миграции в ходе расселения челове­ка по территории Евразии, характеризуется чрезвычайно высокой степенью лингвисти­ческого разнообразия (Народы Кавказа, 1960; Лавров, 1978). Слабая изученность Кавказа и крайне малое количество работ, посвященных генетическому анализу наро­дов этого региона, делают чрезвычайно ак­туальным настоящее исследование. Средняя Азия также представляет собой многонацио­нальный регион, занимающий пограничное положение между Центральной Азией и Восточной Европой, Южной Азией и Юж­ной Сибирью со сложной этнической и ан­тропологической структурой. Согласно дан­ным антропологических и лингвистических исследований, с периода раннего средневе­ковья существовали тесные этнические свя­зи Южного Урала и Приуралья со Средней Азией, особенно с Приаральем. Преоблада­ние в этнонимических параллелях башкир, казахов, узбеков, туркмен и каракалпаков родоплеменных названий кыпчакской эпохи также показывает значительную общность позднесреднеазиатского этнического суб­страта этих народов (Кузеев, 1985).

Целью наших исследований является изу­чение народов Волго-Уральского региона, Средней Азии и Северного Кавказа на осно­ве анализа полиморфных Alu-инсерций, ана­лиза SNP и микросателлитов нерекомбинирующего участка Y-хромосомы, а также ги­первариабельного сегмента и кодирующего региона мтДНК.

Материал и методы исследований 

Материал для популяционно-генетического анализа собран в экспедициях 1993-2003 гг. Данные по этнической принадлежности обсле­дованных лиц выясняли путем опроса, вклю­чая указание на национальную принадлеж­ность предков до третьего поколения. Забор крови производили после медицинского ос­мотра у неродственных индивидов коренных национальностей. В работе использованы об­разцы ДНК коренных жителей Волго-Уральского региона, Средней Азии и Северно­го Кавказа (табл. 1).

ДНК выделяли из крови методом фенольно-хлороформной экстракции по стандарт­ной методике (Mathew, 1984).

Генотипирование Alu-инсерций проводи­лось методом полимеразной цепной реакции синтеза ДНК (ПЦР) с использованием прайме-ров, описанных ранее (Watkins et al, 2001). Амплифицированные фрагменты ДНК разде­ляли электрофоретически в 7 % полиакрила-мидном геле, окрашивали бромистым этидием и идентифицировали в проходящем ультра­фиолетовом свете.

Секвенирование мтДНК и Y-хромосомы проводилось на автоматическом секвенаторе Perkin-Elmer ABI 377 с использованием DYEnamic ET kit (Amersham Pharmacia Biotech).


Для обозначения мутаций мтДНК проводили сравнение с эталонной последова­тельностью мтДНК (Anderson et al, 1981; Andrews et al, 1999). Для идентификации гаплогрупп использовался рестрикционный ана­лиз 39 диагностических мутаций в кодирую­щем регионе мтДНК, согласно описанным ранее протоколам (Torroni et al, 1996; Richards et al, 1998, 2000; Macaulay et al, 1999).

Анализ 43 биаллельных полиморфизмов не-рекомбинирующей области Y-хросомосомы проводился по следующим локусам: M9, M89, YAP (Ml), M174, M40, M35, M130, M48, 12f2, M267, M62, M172, M12, M201, M285, M342, P20, P15, P16, M286, M406, M287, M170, M253, P37, M223, M52, M231, Tat (M46), P43, M128, M175, M20, M70, 92R7, M207, M242, M173, SRY 1532, M73, M269 и M124, согласно протоколам, опи­санным «Y chromosome consortium» (The YCC, 2000; Jobling, Tyler-Smith, 2003). Для анализа гаплотипов использовались 6 микросателлитных локусов: DYS19, DYS388, DYS390, DYS391, DYS392 и DYS393. 

Статистический анализ полученных дан­ных (частоты аллелей и их ошибки, факти­ческая и теоретическая гетерозиготность, соответствие распределения генотипов рав­новесию Харди-Вайнберга, коэффициент генной дифференциации, попарное сравне­ние популяций) проводили с помощью паке­та программ Genepop v. 1.2 (Rousset, 2001). Факторный анализ провели с использовани­ем метода главных компонент в пакете про­грамм Statistica v. 5.5 (StatSoft, 2001).

Анализ потока генов проводился в соот­ветствии с моделью Харпендинга и Уорда (Harpending, Ward, 1982).

Дистанция от центроида рассчитыва­лась как:

где p_i и P - частоты Alu-инсерции в ɩ-й популя­ции и общей выборке соответственно. 

Предсказанная теоретическая гетерози-готность рассчитывалась как:

где  r_i и H - гетерозиготности в ɩ-й популя­ции и общей выборке соответственно.

Полиморфизм Alu-инсерций в популяциях Волго-Уральского региона, Средней Азии и Северного Кавказа

Проведено исследование полиморфизма 10 Alu-локусов (ACE, ApoA1, PV92, TPA25, Ya5NBC5, Ya5NBC27, Ya5NBC102,Ya5NBC148,Ya5NBC182 и Ya5NBC361) в 6 этнических груп­пах (зауральские башкиры, татары-мишари, мордва-мокша, горные марийцы, удмурты и ко­ми-пермяки) Волго-Уральского региона, в 3 по­пуляциях (узбеки, казахи и уйгуры) Средней Азии и в 4 этносах (карачаевцы, кумыки, караногайцы и кубанские ногайцы) Северного Кавказа.

Из всех изученных Alu-инсерций локусы Ya5NBC148, PV92, TPA25 и Ya5NBC27 оказа­лись наиболее информативными маркерами дифференцированности популяций. Наиболь­шая частота данных Alu-инсерций отмечается в регионах Азии: 0,397 (Ya5NBC27), 0,420 (Ya5NBC148) и 0,857 (PV92), тогда как для 
европейских популяций характерна относи­тельно низкая частота: 0,063 (Ya5NBC27), 0,199 (Ya5NBC148), 0,234 (PV92) (Batzer et al, 1996; Watkins et al., 2001, 2003). 

По локусу Ya5NBC148 Alu-инсерция встречается с наибольшей частотой в попу­ляции уйгуров (0,389), с низкой - в популя­ции мордвы-мокши (0,135), что соответству­ет градиенту увеличения ее частоты с восто­ка на запад. По данным ранее проведенных исследований гипервариабельного сегмента I мтДНК, доля монголоидного компонента также уменьшается с востока на запад, со­ставляя 62 % у казахов, 55 % у уйгуров, 52 % у узбеков, 12 % у татар и 2 % у мордвы (Khusnutdinova et al., 2002). В популяциях Северного Кавказа частота инсерции Ya5NBC148 выше в антропологически более монголоидных популяциях караногайцев (0,293) и кубанских ногайцев (0,278) по сравнению с карачаевцами (0,204) и кумыка­ми (0,242), что также согласуется с отмечен­ным выше. Полученные результаты по PV92-локусу согласуются с литературными данными о наибольшей частоте этой Alu-инсерции в азиатских популяциях (Watkins et al., 2003; Хусаинова и др., 2004; Салимова и др., 2005). Для более европеоидных по ан­тропологическому типу популяций ВУР час­тота данной Alu-инсерции составила в сред­нем 0,230, тогда как в популяциях Средней Азии она достигла 0,506. Среди популяций Северного Кавказа у караногайцев частота PV92-инсерции достигала наибольшего зна­чения - 0,527, а в целом составляла 0,344, подтверждая европеоидность автохтонного населения региона. По локусу TPA25 исследованные популя­ции Средней Азии продемонстрировали от­носительную гомогенность по частоте Alu-инсерции (0,464-0,492). При этом среди по­пуляций ВУР и Северного Кавказа выявлена подразделенность по данному локусу. Час­тота инсерции колебалась от 0,176 в популя­ции горных марийцев до 0,486 у удмуртов и 0,507 у татар. Среди популяций Северного Кавказа наибольшая частота инсерции по данному локусу обнаружена у караногайцев (0,480) и кубанских ногайцев (0,508). По данным Watkins et al. (2003) частота этой инсерции в популяциях мира варьирует от 0,193 в Африке, 0,397 в Азии до 0,583 в Ев­ропе и 0,596 в Индии. Наблюдается большой разброс по частоте данной инсерции среди популяций Азии: от 0,25 у малазийцев до 0,5 у японцев и камбоджийцев; она полностью отсутствует в некоторых популяциях Афри­ки. В Европе обнаружена достаточно высо­кая частота TPA25-Alu-инсерции: от 0,444 у финнов до 0,75 у поляков. Полученные ре­зультаты свидетельствуют о неоднородно­сти популяций Волго-Уральского региона и Северного Кавказа в целом и по данному полиморфному локусу в частности.

Высокая частота инсерций выявлена по локусу АроА1 во всех исследованных попу­ляциях (в среднем 0,847). Максимальное значение зафиксировано у карачаевцев -0,963. Среди популяций Волго-Уральского региона самая высокая частота АроА1-инсерции обнаружена у татар (0,914) и ко­ми-пермяков (0,914), а среди среднеазиат­ских этнических групп - у узбеков (0,903). Наименьшая частота инсерции наблюдалась у уйгуров (0,548), что согласуется с литера­турными данными о меньшей частоте дан­ной инсерции в популяциях Азии (0,856) по сравнению с европейскими популяциями (0,965) (Batzer et al, 1996; Watkins et al, 2001).

Проведено 130 тестов на соответствие рас­пределения генотипов равновесию Харди-Вайнберга. В 11 случаях выявлено значимое отклонение (p < 0,01), обнаруженное по локу-су ACE в популяциях караногайцев, татар, узбеков и мордвы, по локусу ApoA1 у башкир, по локусу PV92 в популяциях удмуртов и ма­рийцев, по локусу TPA25 у башкир, по локусу Ya5NBC27 у коми, по локусу Ya5NBC148 в 
популяции уйгуров, по Ya5NBC361 у марий­цев, что было связано как с недостатком, так и избытком гетерозигот и можно объяснить случайными стохастическими процессами в данных выборках. 

Данные по распределению частот алле­лей по изученным локусам указывают на существование значительного генетического
разнообразия в популяциях Волго-Уральского региона, Средней Азии и Север­ного Кавказа (табл. 2). 

Среднее значение наблюдаемой гетерозиготности по десяти Alu- инсерциям колеблется от 0,354 у горных марийцев до 0,45 у казахов и уйгуров. При этом по некоторым локусам величина на­блюдаемой гетерозиготности достигает 0,5, что является максимальным значением для диаллельного локуса. Наибольший уровень разнообразия по Alu-инсерциям выявлен по локусам Ya5NBC102, Ya5NBC182, Ya5NBC361, ACE, PV92 и TPA25. Необходимо отметить, что в популяциях Средней Азии наблюдает­ся большее генетическое разнообразие: среднее значение теоретической гетерозиготности составляет 0,448, тогда как в попу­ляциях Волго-Уральского региона оно не превышает 0,393. В популяциях Северного Кавказа значение теоретической гетерозиготности составляет 0,418.

Среди изученных регионов самое высо­кое значение межпопуляционного разнооб­разия обнаружено для Волго-Уральского региона: коэффициент генной дифференциа­ции (F_st) по десяти локусам (F_st = 0,047) ока­зался в 2,4 раза выше, чем в популяциях Средней Азии (F_st = 0,021) и Северного Кав­каза (F_st= 0,020). 

Полученные показатели свидетельствуют о том, что популяции Волго-Уральского ре­гиона являются более дифференцированны­ми, нежели популяции Средней Азии или Северного Кавказа, что согласуется с лин­гвистическими и антропологическими дан­ными о сложности этногенеза народов дан­ного региона России, в пределах которого проходил наиболее активный процесс контактов и взаимодействия групп с различны­ми расовыми и антропологическими харак­теристиками (Народы Кавказа, 1960; Алек­сеев, 1974; Лавров, 1978; Кузеев, 1985, 1992). Для популяций Кавказа показатель F_st на уровне 0,020 является относительно низ­ким, притом что ногайцы, по сути, не явля­ются автохтонным населением Северного Кавказа, а караногайцы представляют собой достаточно изолированную популяцию (по данным мтДНК и Y-хромосомы), мало под­вергшуюся смешению с коренными народа­ми Северного Кавказа.

По данным таблицы 3, региональная диф­ференциация выражена слабее, нежели диф­ференциация, согласно языковым семьям, что приводит к мысли о том, что, несмотря на общность языка анализируемых народов (многие из которых говорят на языках не только одной группы, но и на языках од­ной подгруппы) и известные исторические и этнографические данные об их общих исто­рических корнях, тем не менее, территори­альная близость (даже в относительно не­больших для эволюции человека временных рамках), по-видимому, привела к сглажива­нию существовавших ранее этногенетических различий и большей генетической бли­зости нынешних популяций, нежели их ис­торическая лингвистическая и этнокультур­ная общность.

Для оценки генетических взаимоотноше­ний популяций Волго-Уральского региона, Средней Азии и Северного Кавказа мы при­менили метод главных компонент.

На рис. 1 приведено расположение изученных популя­ций в пространстве двух первых компонент. Первые две компоненты объясняют 53 % вариабельности аллельных частот. Финно-угорские народы объединились в отдельный кластер, за исключением популяции марий­цев, которые оказались в одном кластере с тюркоязычными популяциями Волго-Уральского региона и Северного Кавказа. Это согласуется с нашими данными по дру­гим ядерным полиморфным локусам, со­гласно которым популяция марийцев обна­ружила большее генетическое сходство с соседними тюркоязычными популяциями, нежели с другими финно-угорскими народа­ми (Хуснутдинова, 1997, 1999а, б, в; Хус-нутдинова и др., 1997; Фатхлисламова и др., 1999; Лимборская и др., 2002; Кутуев и др., 2003). Отдельным кластером представлены популяции казахов и уйгуров, генетически и географически близких друг к другу и наи­более отдаленных по территориальному рас­положению и этногенетическим данным от других исследуемых популяций. Остальные популяции (как населяющие Волго-Уральский регион татары, так и жите­ли Северного Кавказа) объединились в об­щий кластер. Это может свидетельствовать о длительных контактах и/или схожих демо­графических процессах, проходивших в этих популяциях. Более того, в данном случае, возможно, использованная система генети­ческих маркеров не дает достаточного раз­решения для дифференциации популяций, которые населяют относительно небольшой по площади регион.

Согласно проведенному филогенетиче­скому анализу (рис. 2), изученные финно-угорские народы выделяются в отдельный кластер. В то же время тюркоязычные попу­ляции разных регионов также объединяются между собой, что хорошо соотносится с дан­ными, полученными на основе метода глав­ных компонент.Значительный интерес представляет со­бой вопрос о выяснении возможных направ­лений миграций, происходивших на терри­тории Евразии. Использование пространст­венной корреляции позволяет отследить рас­пределение частот аллелей в пространстве. Нами это было проведено для 8 Alu- инсерций (рис. 3).

Для трех (PV92, NBC148 и NBC182) из восьми локусов корреляция ока­залась достоверна (при p < 0,05). Два из восьми проанализированных локусов (PV92 и NBC148) продемонстрировали существо­вание градиента увеличения частоты Alu-инсерции в направлении с востока на запад. Полученные результаты демонстрируют, что направление основных миграций про­изошло вдоль степного пояса Евразии. Од­нако, основываясь на полученных данных, сложно сказать о направленности вектора этой миграции: с востока на запад или с за­пада на восток. Учитывая, что проанализированные Alu-инсерции появились в геноме человека, по-видимому, еще до первого выхода современ­ного человека из Африки, сложно делать пред­положения как в случае, например, с гапло-группами Y-хромосомы или мтДНК, где в ря­де случаев относительно достоверно можно установить географическое место и время воз­никновения той или иной мутации. Базируясь на данных о самой высокой частоте этих Alu-инсерций в Азии (Watkins et al, 2001), можно полагать, что миграция преимущественно про­исходила в направлении с востока на запад. Другой проблемой остается отсутствие воз­можности проведения надежных временных оценок для Alu-инсерций. В данном случае две Alu-инсерции (PV92 и NBC148) имеют сход­ное распределение в пространстве, что, воз­можно, свидетельствует о том, что обе Alu- инсерции являются индикаторами одних и тех же демографических процессов в популяциях. В то же время отсутствие подобных законо­мерностей, касающихся других Alu- инсерций, отнюдь не свидетельствует об отсутствии их информативности. Вполне возможно, что они когда-то и имели характерный паттерн распре­деления, однако наложившиеся после этого

другие процессы в популяциях нивелировали эти закономерности. Для проверки этого предположения нами проведен анализ потока генов на основе ана­лиза частот аллелей тех же 8 Alu-инсерций (рис. 4).

Поскольку необходимое при прове­дении анализа условие для островной моде­ли Харпендинга-Уорда не выполняется, а европейские и азиатские популяции распре­делены неравномерно, то мы проанализиро­вали поток генов отдельно для европейского и азиатского регионов. Полученные резуль­таты позволяют заметить, что популяции Европы, географически располагающиеся восточнее - на диаграмме (рис. 4а), находятся выше ожидаемых значений и наоборот, что свидетельствует о том, что эти популяции получили более значительный приток генов, нежели другие. Анализ потока генов в попу­ляциях Азии (рис. 4б) подобной закономер­ности не выявляет. Однако в данном случае можно отметить, что ниже теоретически предсказанных значений на диаграмме нахо­дятся популяции, относительно изолирован­ные от других (за исключением узбеков).

Полученные данные свидетельствуют о миграциях преимущественно вдоль степного пояса Евразии и наболее вероятном их на­правлении с востока на запад, что, скорее всего, связано с адаптацией и проживанием в привычной климатической зоне, и с опре­деленным рационом питания степных кочев­ников, населявших долгое время степной пояс Евразии.

Исследование полиморфизма мтДНК 

Проведено исследование полиморфизма гипервариабельного сегмента I контроль­ного региона митохондриальной ДНК (мтДНК) у народов Волго- Уральского ре­гиона (татар, башкир, чувашей, марийцев, мордвы, коми- зырян и коми-пермяков), Средней Азии (казахов, узбеков и уйгу­ров), Северного Кавказа (карачаевцев, ку­мыков и ногайцев).

Результаты анализа мтДНК у народов Волго-Уральского региона показали, что большинство типов мтДНК изученных по­пуляций принадлежит гаплогруппам, харак­терным для народов Западной и Восточной Европы. С другой стороны, уровень распро­странения линий мтДНК, специфичных для восточной Евразии, также достигает боль­ших значений, что ранее не было показано для Западной Европы (Бермишева и др., 2002; Tambets et al., 2004). Наличие с высо­кой частотой гаплогрупп G, D, C, Z и F в некоторых этнических группах как тюрк­ских (башкиры), так и финно-угорских (удмурты, коми-пермяки) указывает на зна­чительное участие сибирского и централь-ноазиатского компонента в этногенезе наро­дов Волго-Уральского региона.

Большинство типов мтДНК ногайцев при­надлежит к гаплогруппам, характерным для народов Западной Европы (58 %), несмотря на то, что они являются потомками монголоид­ных племен Золотой Орды. Частота восточно-азиатских гаплогрупп и индивидуальных ли­ний мтДНК у ногайцев сходна с таковой у башкир (40 %) (Бермишева и др., 2004), хотя у других народов Северного Кавказа (карачаевцев и кумыков) частота азиатских гаплогрупп не превышает 7 %. В популяциях казахов и узбеков частота азиатских гаплогрупп мтДНК выше, чем в европейских, дости­гая 58 % у казахов (Березина и др., 2005). 

Сравнительный анализ типов мтДНК в 18 популяциях, относящихся к тюркской ветви алтайской языковой семьи, позволил устано­вить западно-восточный градиент увеличе­ния азиатских линий мтДНК на расстоянии 8 тыс. км: от 1 % у гагаузов до 99 % у якутов и долган. Распространение тюркских языков

в Евразии не следует за распространением митохондриальных гаплогрупп. Кроме того, показано, что лингвистическое родство по­пуляций играет меньшую роль, чем геогра­фическая близость или отдаленность попу­ляций (рис. 5) (Khusnutdinova et al, 2002).

Исследование линий мтДНК в 17 популя­циях, относящихся к уральской языковой семье, позволило обнаружить сходную кар­тину распределения гаплогрупп мтДНК, ха­рактерную для тюркоязычных популяций Евразии. Частота азиатских митохондриаль-ных линий изменяется от 0 в популяциях эстонцев до 80 % у нганасан. Исключение составляют популяции хантов, манси и сель­купов: в их митохондриальном геноме на­блюдается высокая частота типичных запад­но-европейских митохондриальных линий (60-70 %). В этих популяциях обнаружена высокая частота гаплогруппы U4 и низкая частота гаплогруппы W, что характерно для финно-угорских популяций Волго-Ураль­ского региона. Это свидетельствует о наибо­лее вероятном направлении потока генов с запада на восток, чем с востока на запад (рис. 6) (Бермишева и др., 2001а, б, 2002, 2004; Tambets et al, 2003; Villems et al, 2002).

Одним из наиболее важных аспектов ана­лиза митохондриального генофонда являет­ся оценка времени коалесценции линий мтДНК в пределах каждой гаплогруппы. Безусловно, на временные оценки будут влиять демографические факторы различной направленности: миграция населения, рез­кий рост численности, генетический дрейф. Тем не менее оценка времени дивергенции гаплогруппы возможна при обнаружении предковых гаплотипов и является наиболее чувствительным способом определения про­должительности существования той или иной линии при звездообразной филогении.

По ориентировочным оценкам время коа-лесценции для самой частой гаплогруппы H в популяциях Волго-Уральского региона было оценено в 20,036 ± 4,250, что соответ­ствует археологическому времени повтор­ной экспансии населения на территории Урала в постледниковый период. 

Время коалесценции для гаплогрупп J1 и T1 в популяциях Кавказа было оценено в 30 тыс. и 20 тыс. лет соответственно, что зна­чительно глубже голоцена, и можно предпо­ложить, что данные гаплогруппы либо суще­ствовали в этом регионе еще до неолита, либо экспансия и миграция с территории Месопотамии во время неолитической экс­пансии была настолько сильной, что принес­ла в популяции Кавказа значительную часть этих линий с территории Ближнего Востока.

На рис. 7 представлено положение попу­ляций Волго-Уральского региона, Средней Азии и Северного Кавказа в пространстве двух первых главных компонент, которые в сумме объясняют 52,8 % вариабельности частот гаплогрупп мтДНК. Полученная кар­тина вписывается в общий контекст геогра­фического градиента изменения частот от­дельных линий с запада на восток. На рис. 7 отчетливо кластеризуются по­пуляции по региональному принципу (с не­значительными вариациями). Положение ногайцев и башкир связано, прежде всего, с высоким процентом восточно-евразийских линий, что приближает их к популяциям Средней Азии. Обнаруженный факт в отно­шении ногайцев не является удивительным, поскольку прослеживаются значительные исторические  параллели как с народами, населяющими территорию Средней Азии, так и с башкирами Волго-Уральского регио­на (Бермишева и др., 2002, 2004).

Дополнительный анализ с использованием трех главных компонент (объясняющий 64,9 % вариабельности частот гаплогрупп) не приво­дит к значительным изменениям в имеющейся картине (рис. 8).

 Относительно изменяется положение удмуртов, которые в проекции 3-й главной компоненты занимают отдаленное от остальных популяций положение. Анализ главных компонент гаплогрупп мтДНК (данные не приведены) объясняет положение этой популяции благодаря высокой частоте гаплогруппы Т (0,238) в этой популяции.

Таким образом, проведенный анализ ли­ний мтДНК в популяциях Волго-Уральского региона, Средней Азии и Северного Кавказа показал, что в наиболее значительной степе­ни географическая близость, а не лингвисти­ческое родство имеет значение в генетиче­ской общности изучаемых народов по мате­ринской линии.

Филогенетический анализ Y-хромосомы 

Анализ полиморфизма диаллельных локусов Y-хромосомы показал, что большин­ство выявленных гаплогрупп у народов Волго-Уральского региона, Средней Азии и Се­верного Кавказа характерны для населения Западной Евразии (Hammer et al., 1997; Rosser et al, 2000; Underhill et al, 2000; Kay-ser et al, 2001; Jobling, Tyler-Smith, 2003). 

Разнообразие Y-хромосомы в изучаемых регионах представлено 25 гаплогруппами, среди которых с наиболее высокой частотой встречаются гаплогруппы кластера N и R, на которые суммарно приходится от 0,253 у казахов до 0,914 у башкир всех гаплогрупп.

Распределение частот гаплогрупп Y-хро-мосомы в изученных популяциях близко к распределению частот гаплогрупп в популя­циях Восточной Европы за исключением казахов, у которых обнаружены высокие частоты гаплогрупп С (0,253) и J (0,182), что отличает указанный этнос от всех анализи­руемых популяций.

Наиболее значительные вариации частот приходятся на гаплогруппу N 3, отсутствую­щую у коренных народов Северного Кавказа (карачаевцев и кумыков) и достигающую значения 0,551 у удмуртов. Эта гаплогруппа с наибольшей частотой распространена в популяциях Северной Европы и Северо­Восточной Сибири (Zerjal et al, 2001; Степа­нов, 2002; Tambets et al., 2004).

Среди народов Волго-Уральского регио­на максимальная частота N3 оказалась ха­рактерной для удмуртов. N3 достаточно час­то встречалась у марийцев, коми-зырян и коми-пермяков. Примечательным является факт обнаружения ее с достаточно высокой частотой у татар (0,185), что, по-видимому, отражает участие значительного финно-угорского компонента в формировании это­го этноса. На основании полученных резуль­татов можно предположить, что источником происхождения Y-хромосом с Tat-мутацией является финно-угорская общность народов Поволжья. Однако нельзя исключить, что высокая частота N3 у удмуртов может быть обусловлена эффектом основателя и генети­ческим дрейфом. Согласно данным литера­туры, предковой для N3 является гаплогруппа N, несущая G→А-транзицию в локусе LLY22 (Zerjal et al, 1997). В популяциях башкир, мордвы, удмуртов и коми-зырян практически все хромосомы, несущие Tat-мутацию, содержали эту транзицию, что свидетельствует о едином источнике проис­хождения Tаt-мутации в этих этносах. Высо­кая частота G-аллеля локуса LLY22 на хро­мосомах с Tat-мутацией у татар, марийцев и чувашей может, с одной стороны, указывать на наличие разных предковых линий N3 в этих этносах, с другой - свидетельствовать о повторно произошедшей Tat- мутации (Викторова и др., 2000).

Распределение частот гаплогрупп класте­ра R оказалось крайне неравномерным: от 0,101 у казахов до 0,819 у башкир. Анализ распределения гаплотипов у последних сви­детельствует о существовании эффекта ос­нователя у зауральских башкир по отцов­ской линии.

Изучение микросателлитных локусов Y-хромосомы у народов Волго-Уральского региона продемонстрировало высокий уро­вень гаплотипического разнообразия для та­тар (h = 0,9886), чувашей (h = 0,9892), морд­вы (h = 0,9943), коми-зырян (h = 0,9874) и относительно низкие значения для заураль­ских башкир (h = 0,8338) и удмуртов (h = 0,9067) (Викторова и др., 2000). Уста­новлено, что наблюдаемая дисперсия гапло-типов, выявленных у современного населе­ния Волго-Уральского региона, сформирова­лась ориентировочно за 42,5 тыс. лет (с учетом доверительного интервала (CI_95%) -29,6-179,7 тыс. лет), что соответствует пе­риоду заселения Европы человеком в эпоху верхнего палеолита. 

Анализ гаплотипов Y-хромосомы выявил мажорные мотивы, которые, однако, обнару­живались только в популяциях удмуртов и зауральских башкир. Это, вероятно, можно рассматривать как следствие дрейфа генов. Выявлено значительное число общих линий Y-хромосомы в популяциях татар, марийцев и чувашей, а также у коми-зырян и коми-пермяков. Большое число общих линий обна­руживается также у казахов и узбеков, не­смотря на значительные различия в распреде­лении частот гаплогрупп Y-хромосомы в этих популяциях.

На рис. 9 приведено положение популя­ций в пространстве двух первых главных компонент по данным о частотах гапло-групп Y-хромосомы, объясняющих 45 % вариабельности последних. Достаточно хо­рошо кластеризуются финно-угорские наро­ды Волго-Уральского региона. В то же вре­мя в одном кластере с ними располагаются татары и чуваши, что не случайно, посколь­ку и те, и другие, по большому счету, обнару­живают значительное сходство распределения частот гаплогрупп Y-хромосомы. Более того, по частотам гаплогруппы N3 (специфичной для финно-угорских народов) в этих популя­циях даже превышают показатели отдельных популяций финно-угров (0,185 и 0,175 у татар и чувашей соответственно). Неожиданно близ­кое положение башкир к народам Северного Кавказа и отдаленность их от народов Волго-Уральского региона и Средней Азии не вызы­вают удивления и объясняются описанным выше эффектом основателя, что проявляется, в частности, в крайне высокой частоте гаплог-рупп кластера R и субгаплогруппы R1b4.

Если мы обратимся к рис. 10, где приво­дятся результаты анализа популяций Волго-Уральского региона, Средней Азии и Север­ного Кавказа в пространстве трех первых главных компонент, то заметно обособление башкир, в том числе от популяций Северно­го Кавказа. Анализ с использованием треть­ей главной компоненты приводит к более логичному объяснению генетического взаи­моотношения популяций и свидетельствует о том, что, по-видимому, третья компонента отражает степень участия восточно-евразийских линий Y-хромосомы в этноге­незе народов.

Таким образом, исследование генетиче­ских различий по данным о частотах гаплогрупп и анализу гаплотипов Y-хромосомы между этносами Волго-Уральского региона, Средней Азии и Северного Кавказа свиде­тельствует о существовании генетической подразделенности близкородственных этни­ческих формирований по мужской линии в пределах отдельных регионов и позволяет  выявить предковые гаплотипы, участвовав­шие в этногенезе народов. По совокупности полученных данных сделано предположение о роли генетического дрейфа в демографи­ческой истории удмуртов. Не исключено влияние эффекта основателя по отцовской линии в этногенезе зауральских башкир. 

Изучение географического распростране­ния линий мтДНК и Y-хромосомы у изучен­ных нами народов показывает, что в популя­циях, расположенных ближе к границе меж­ду Европой и Азией, заметно возрастает как частота, так и уровень разнообразия типов мтДНК, характерных для популяций Сибири и Центральной Азии. Сравнительный анализ с литературными данными позволил просле­дить четкий восточно-западный градиент азиатских линий мтДНК и показать, что лингвистическое сходство популяций играет меньшую роль, чем географическая бли­зость или отдаленность популяций.

Заключение 

Полученные данные позволяют сделать вывод о том, что результаты изучения ауто-сомных локусов только в ряде случаев свиде­тельствуют о сохранении отдельными популя­циями их исходных генетических черт. Дан­ные же, полученные по мтДНК, как нельзя более свидетельствуют о несомненной генети­ческой
близости по материнской линии наро­дов, проживающих в географической близости друг от друга, что может объясняться более значительной миграцией женщин у большин­ства народов. Результаты, полученные по Y-хромосоме, не всегда позволяют получить чет­кую картину о существующей настоящей ге­нетической общности народов или же о суще­ствовавших в прошлом этнических контактах. Возможно, это объясняется недостаточно раз­работанной в настоящее время классификаци­ей Y-хромосомы и ее низкой разрешающей способностью, когда детальный анализ от­дельных гаплогрупп дает значительное смеще­ние полученных результатов, в то же время отсутствие дробления на субгаплогруппы дру­гих гаплогрупп не позволяет выявить основ­ные закономерности. 

По данным разных маркеров, генетиче­ские взаимоотношения различных народов могут значительно отличаться друг от друга. Причины этого могут быть связаны с раз­личной генетической природой изученных маркеров, а также со спецификой и своеоб­разием популяционно-генетических процес­сов в отношении женского и мужского гено­фондов. В целом на основе данных о систе­ме трех маркеров (аутосомных локусов, мтДНК и Y-хромосомы) формируется цело­стная картина генетических взаимоотноше­ний анализируемых народов. Различные сис­темы маркеров значительно дополняют друг друга, особенно в тех случаях, когда вслед­ствие стохастических процессов в популяци­ях та или иная система маркеров не может в достаточно полной мере ответить на постав­ленные вопросы.

Работа частично финансировалась грантами РФФИ (грант 01-04-48487), «INTAS» (грант 01-0759), Программы фундаментальных ис­следований РАН «Динамика генофондов рас­тений, животных и человека».

Литература 

Антропологические и этнографичекие сведения о населении Средней Азии / Под ред. Г.В. Рыкушиной, Н.А. Дубовой. М., 2000. 306 с. 

Алексеев В.П. География человеческих рас. М.: Наука, 1974. 351 с.

Березина Г.М., Святова Г.С., Абдуллаева А.М. и др. Полиморфизм митохондриальной ДНК в казахской популяции // Мед. генетика. 2005. Т. 4. № 3. С. 108-113.

Бермишева М., Викторова Т.В., Тамбетс К. и др. Разнообразие гаплогрупп митохондриальной ДНК у народов Волго-Уральского региона России // Молекуляр. биология. 2002. Т. 36. № 6. С. 905-906. 

Бермишева М.А., Викторова Т.В., Хуснутдино-ва Э.К. Полиморфизм гипервариабельного сегмента I мтДНК в трех популяциях Волго-Уральского региона // Генетика. 2001 а. Т. 37. № 8. С. 1118-1124.

Бермишева М.А., Викторова Т.В., Хуснутдино-ва Э.К. Полиморфизм диаллельных локусов Y хромосомы у народов Волго-Уральского ре­гиона // Генетика. 2001б. Т. 37. № 7. С. 833-837.

Бермишева М.А., Кутуев И.А., Коршунова Т.Ю. и др. Филогеографический анализ мтДНК ногайцев: высокий уровень смешения мате­ринских линий из Восточной и Западной Ев­разии // Молекуляр. биология. 2004. Т. 38. № 4. С. 617-624.

Викторова Т.В., Бермишева М.А., Шагина И.В. и др. Полиморфизм микросателлитных локу-сов DYS19 и DYS393 и частота Т-С транзи-ции локуса RBF5 Y-хромосомы у народов Волго-Уральского региона // Генетика. 2000. Т. 36. № 8, С. 936-948.

Кузеев Р.Г. Народы Поволжья и Приуралья. М.: Наука, 1985. 308 с. 

Кузеев Р. Г. Народы Среднего Поволжья и Юж­ного Урала. М.: Наука, 1992. 345 с.

Кутуев И.А., Фатхлисламова Р.И., Хидиятова И.М., Хуснутдинова Э. К. Анализ полиморфных локусов гена хореи гентингтона у народов Волго-Уральского региона // Молекуляр. био­логия. 2003. Т. 37. № 5. С. 53-62.

Лавров Л.И. Историко-этнографические очерки Кавказа. Л.: Наука, 1978.

Лимборская С. А., Хуснутдинова Э. К., Балановская Е. В. Этногеномика и геногеография народов Восточной Европы. М.: Наука, 2002. 264 с.

Народы Кавказа. Т. I. М., 1960. 612 с.

Салимова А.З., Кутуев И.А., Хусаинова Р.И. и др. Изучение этнотерриториальных групп каза­хов по данным полиморфизма ДНК ядерного генома // Генетика. 2005. Т. 41. № 7. С. 1-7.

Степанов В. А. Этногеномика населения Север­ной Евразии. Томск: Изд-во «Печатная ману­фактура», 2002. 244 с. Фатхлисламова Р. И., Хидиятова И.М., Хуснутди-нова Э.К. и др. Анализ полиморфизма CTG повторов в гене миотонической дистрофии в популяциях Волго-Уральского региона // Ге­нетика. 1999. Т. 34. № 7. С. 848-853. 

Хусаинова Р.И., Ахметова В.Л., Кутуев И.А. и др. Генетическая структура народов Волго-Уральского региона и Средней Азии по дан­ным Alu полиморфизма // Генетика. 2004. № 4. С. 443-450. 

Хуснутдинова Э. К. Молекулярно-генетическая характеристика популяции башкир и других народов Волго-Уральского региона : Авто-реф. дис. ... докт. биол. наук. М., 1997. 46 с.

Хуснутдинова Э. К. Молекулярная этногенетика народов Волго-Уральского региона. Уфа: Гилем, 1999. 238 с. 

Хуснутдинова Э.К., Викторова Т.В., Фатхлисла-мова Р.И., Галеева А.Р. Оценка относительно­го вклада европеоидного и монголоидного компонентов в формирование этнических групп Волго-Уральского региона по данным полиморфизма ДНК // Генетика. 1999а. Т. 35. № 7. С. 1-6.

Хуснутдинова Э.К., Погода Т.В., Хидиятова И.М. и др. Анализ полиморфизма гипервариабель­ного локуса гена аполипопротеина В в попу­ляциях народов Волго-Уральского региона // Генетика. 1996. Т. 32. № 12. С. 1678-1682.

Хуснутдинова Э.К., Хидиятова И.М., Викторо­ва Т. В. и др. Аллельный полиморфизм ДНК-локусов МЕТ и D7S23, сцепленных с геном муковисцидоза, в популяциях Волго-Ураль-ского региона // Генетика. 1997. Т. 33. № 6.

С. 889-894.

Хуснутдинова Э.К., Хидиятова И.М., Викторо­ва Т. В. и др. Анализ генетической дифферен­циации башкир и народов Волго-Уральского региона по данным о полиморфных маркерах ядерного генома // Генетика. 1999б. T. 35. № 6. C. 707-712.

Хуснутдинова Э.К., Хидиятова И.М., Викторо­ва Т. В. и др. Анализ полиморфизма ДНК, выявляемого методом геномной дактилоско­пии на основе фага М13, в популяциях Волго-Уральского региона // Генетика. 1999в. Т. 35. № 4. C. 509-515. 

Anderson S., Bankier A., Barrell B. et al. Sequence and organization of the human mitochondrial genome // Nature. 1981. V. 290. P. 457-465.

Andrews R.M., Kubacka I., Chinnery P.F. et al. Re-analysis and revision of the Cambridge reference sequence for human mitochondrial DNA // Nat. Genet. 1999. V. 23. P. 147.

Richard A.M., Kubacka I., Chinnery P.F. et al. Re-analysis and revision of the Cambridge reference sequence for human mitochondrial DNA // Na­ture Genetics. 1999. V. 23. Оctober.

Batzer M., Arcot S., Phinney J. et al. Genetic varia­tion of recent Alu insertions in human popula­tions // J. Mol. Evol. 1996. V. 42. P. 22-29.

Hammer M.F., Spurdle A.B., Karafet T. et al. The geographic distribution of human Y chromosome variation // Genetics. 1997. V. 145. P. 785-805.

Harpending H.C., Ward R.H. Chemical systematics and human populations // Biochemical Aspects of Evolutionary Biology / Ed. M. Nitecki. Chicago: University of Chicago Press, 1982. P. 213-256.

Jobling M.A., Tyler-Smith C. The human Y chro­mosome: an evolutionary marker comes of age // Nat. Rev. Genet. 2003. V. 4. № 8. P. 598-612.

Kayser M., Krawczak M., Excoffier L. et al. An extensive analysis of Y-chromosomal microsa-tellite haplotypes in global dispersed human populations // Am. J. Hum. Genet. 2001. V. 68. P. 990-1018.

Khusnutdinova E., Bermisheva M., Malyarchuk M. et al. Towards a comprehensive undestanding of the east euroрean mtDNA. Heritage in its pelo-geographic context // Meeting «Human Origins & Disease». Cold Spring Harbor. 2002. P. 90.

Macaulay V.A., Richards M.B., Hickey E. et al. The emerging tree of West Eurasian mtDNAs: a syn­thesis of control-region sequences and RFLPs // Am. J. Hum. Genet. 1999. V. 64. P. 232-249.

Mathew C.C. The isolation of high molecular weight eukariotic DNA // Methods in Molecular Bio­logy / Ed. J.M. Walker. N.Y.: Haman Press, 1984. P. 31-34. 

Richards M., Macaulay V., Hickey E. et al. Tracing European founder lineages in the Near Eastern mtDNA pool // Am. J. Hum. Genet. 2000. V. 67. 

P. 1251-1276. Richards M.B., Macaulay V., Bandelt H.J. et al. Phylogeography of mitochondrial DNA in West­ern Europe // Ann. Hum. Genet. 1998. V. 62. P. 241-260.

Rosser Z.H., Zerjal T., Hurles M.E. et al. Y-chromosomal diversity in Europe is clinal and influenced primarily by geography, rather than by language // Am. J. Hum. Genet. 2000. V. 67.

P. 1526-1543. Rousset F. Inferences from spatial population genet­ics // Handbook of Statistical Genetics / Eds D. Balding, M. Bishop, C. Cannings. John Wiley & Sons, 2001. P. 239-269. StatSoft, Inc. STATISTICA for Windows (Computer 

program manual). Tulsa, OK: StatSoft, Inc., 1999. WEB: http://www.statsoft.com. Tambets K., Khusnutdinova E., Villems R. et al. The western and eastern roots of the Saami - the story of genetic «outliers» told by mtDNA and Y-chromosome // Am. J. Hum. Genet. 2004. April.

Tambets K., Rootsi S., Kivisild T. et al. The Wes­tern and Eastern Roots of the Saami - the Story of Genetic «Outliers» Told by Mitochondrial DNA and Y Chromosomes // Am. J. Hum.

Genet. 2004. V. 74. № 4. P. 661-682. Tambets K., Tolk H.V., Kivisild T. et al. Complex signals for population expansions in Europe and beyond // Examining the farming/language dis dis­persal hypothesis / Ed. P. Bellwood, C. Renfrew. Cambridge: Cambridge Univer. Press, 2003. P. 449-458. 

The Y Chromosome Consortium. A Nomenclature System for the Tree of Human Y-Chromosomal Binary Haplogroups. Cold Spring Harbor Labo­ratory Press. 2002. V. 12. P. 339-348.

Torroni A., Huoponen K., Francalacci P. et al. Clas­sification of European mtDNA from an analysis of three European populations // Genetics. 1996. V. 144. P. 1835-1850. 

Underhill P.A., Shen P., Lin A.A. et al. Y chromosome sequence variation and the history of human popu­lations // Nat. Genet. 2000. V. 26. P. 358-361.

Villems R., Rootsi S., Tambets R. et al. Archaeoge-netics of Finno-Ugric speaking populations // The roots of peoples and languages of northern Eurasia. V. 1. / Ed. K. Julku. Societas Historiae

Fenno-Ugricae, Oulu, 2002. P. 271-284.

Vincent M., Richards M., Hickey E. et al. The emerging tree of West Eurasian mtDNAs: A synthesis of control-region sequences and RFLPs // Am. J. Hum. Genet. 1999. V. 64. P. 232-249. 

Watkins W.S., Ricker C.E., Bamshad M.J. et al.

Patterns of ancentral human diversity: an analy­sis of Alu-insertion and restriction-site polymor­phism //Am. J. Hum. Genet. 2001. V. 68. P. 738-752.

Watkins W.S., Rogers A.R., Ostler Ch.T. et al. Ge­netic Variation Among World Populations: In­ferences From 100 Alu Insertion Polymorphisms. Cold Spring Harbor Laboratory Press, 2003. V. 13. P. 1607-1618.

Zerjal T., Beckman L., Gunhild Beckman G. et al. Geographical, linguistic, and cultural influences on genetic diversity: Chromosomal distribution in Northern European populations // Mol. Biol. Evol. 2001. V. 18. № 6. P. 1077-1087. Zerjal T., Dashnyam B., Pandya A. et al. Genetic relationships of Asians and Northern Europeans, revealed by Y-chromosomal DNA analysis // Am. J. Hum. Genet. 1997. V. 60. P. 1174-1183.