Темы

C Cеквенирование E E1b1b G I I1 I2 J J1 J2 N N1c Q R1a R1b Y-ДНК Австролоиды Альпийский тип Америнды Англия Антропологическая реконструкция Антропоэстетика Арабы Арменоиды Армия Руси Археология Аудио Аутосомы Африканцы Бактерии Балканы Венгрия Вера Видео Вирусы Вьетнам Гаплогруппы Генетика человека Генетические классификации Геногеография Германцы Гормоны Графики Греция Группы крови ДНК Деградация Демография в России Дерматоглифика Динарская раса Дравиды Древние цивилизации Европа Европейская антропология Европейский генофонд ЖЗЛ Живопись Животные Звёзды кино Здоровье Знаменитости Зодчество Иберия Индия Индоарийцы Интеръер Иран Ирландия Испания Исскуство История Италия Кавказ Канада Карты Кельты Китай Корея Криминал Культура Руси Латинская Америка Летописание Лингвистика Миграция Мимикрия Мифология Модели Монголоидная раса Монголы Мт-ДНК Музыка для души Мутация Народные обычаи и традиции Народонаселение Народы России Наши Города Негроидная раса Немцы Нордиды Одежда на Руси Ориентальная раса Основы Антропологии Основы ДНК-генеалогии и популяционной генетики Остбалты Переднеазиатская раса Пигментация Политика Польша Понтиды Прибалтика Природа Происхождение человека Психология РАСОЛОГИЯ РНК Разное Русская Антропология Русская антропоэстетика Русская генетика Русские поэты и писатели Русский генофонд Русь США Семиты Скандинавы Скифы и Сарматы Славяне Славянская генетика Среднеазиаты Средниземноморская раса Схемы Тохары Тураниды Туризм Тюрки Тюрская антропогенетика Укрология Уралоидный тип Филиппины Фильм Финляндия Фото Франция Храмы Хромосомы Художники России Цыгане Чехия Чухонцы Шотландия Эстетика Этнография Этнопсихология Юмор Япония генетика интеллект научные открытия неандерталeц

Поиск по этому блогу

вторник, 17 ноября 2015 г.

Генофонд одомашненных коров как свидетель истории человека

Породы-коров
В геноме древних одомашненных коров и быков исследователи нашли отражение исторических событий
Анализ ДНК одомашненных коров разных временных периодов – от бронзового века до современности – позволил соотнести изменение разнообразия митохондриальной ДНК и Y хромосомы с некоторыми историческими событиями в расселении популяций человека. В данном исследовании этот анализ ограничен Балтийским регионом. 40 образцов ДНК коров средних веков и пост-средневековья и всего 5 — поздней бронзы и железного века сравнивались с геномными данными о современных породах рогатого скота из 10 регионов Европы и Азии.



Одним из важнейших культурных достижений неолита, наряду с возделыванием полезных растений, стало приручение животных. Одомашненные животные стали для человека источником мяса, рабочей силы, а потом (но далеко не сразу) и источником молока. Они жили вместе с человеком и сопровождали его во время расселения и миграций, поэтому рассказать о человеческой истории может не только древняя ДНК людей, но и древняя ДНК одомашненных животных. Это продемонстрировали исследователи из Финляндии, Швеции и Эстонии, прочитавшие ДНК ископаемых останков коров из разных исторических эпох. Статья Марианны Ниеми (Marianna Niemi) и ее коллег — генетиков и археологов — с результатами этого исследования опубликована в журнале PLOS ONE.
Крупный рогатый скот в Европе произошел от одомашнивания ныне вымершего дикого быка тура (Bos taurus primigenius). Это произошло около 10 тысяч лет назад на Ближнем Востоке, в регионе, получившем название Плодородный полумесяц (Fertile Crescent). На территории Индостана и в прилегающих регионах люди одомашнивали другого дикого быка – зебу (Bos taurus indicus). Что касается Европы, то из области Плодородного полумесяца одомашненные быки и коровы распространились на юго-восток Европы примерно 8800 лет назад, в Центральную Европу примерно 7000 назад и в Северную Европу — 6700 лет назад. Как пишут авторы статьи, в Южной Скандинавии одомашненный крупный рогатый скот появился 6000 лет назад, в Эстонии – 4100 лет назад, в Финляндии и на севере Балтии – 3000 лет назад.
Генетики извлекли ДНК из костей и зубов ископаемых останков коров Балтийского региона (в который вошли Финляндия, Эстония и северо-запад России в районе Выборга). Образцы в основном взяты из музейных коллекций. Они относились: к поздней бронзе и железному веку (5 образцов), средним векам (14 образцов) и пост-средневековью (26 образцов). У всех образцов изучали гаплотипическое разнообразие митохондриальной ДНК (мтДНК), а у быков — 19-го интрона (не кодирующей белки части) Y-хромосомного гена UTY. Целью данной работы было изучить изменения во времени этих генетических маркеров, передающихся по материнской (мтДНК) и отцовской (Y-хромосома) линиям и сравнить древние популяции с современными породами. Для этого использовали геномные данные 127 пород рогатого скота в Европе и Азии (2094 образца из 10 регионов).
В мтДНК древних образцов генетики на основании однонуклеотидного полиморфизма (SNP) – разнообразия нуклеотидных замен в изменчивых участках генома – обнаружили 30 гаплотипов. Из них 24 встречаются и у современных пород скота, но 6 гаплотипов оказались уникальными для древних животных. Ученые сравнили их с 43 современными гаплотипами. Родственные отношения тех и других представлены на рисунке.

new-1
Сеть 29 древних гаплотипов (серые и черные кружки) и 43 современных гаплотипов (белые кружки) митохондриальной ДНК. Гаплотипы бронзового и железного века обозначены черными кружками, средневековья — темно-серыми, пост-средневековья — светло-серыми.

Наибольшее число древних и современных митохондриальных гаплотипов коров относится к мега-гаплогруппе Т (Т1-Т5). В то же время авторы впервые обнаружили на северо-западе Европы редкую гаплогруппу Q, которая старше, чем доминирующая сейчас гаплогруппа Т3. Вероятно, как пишут авторы, Q, была принесена из ранних южноевропейских популяций и достигла Балтийского региона не позднее, чем в пост-средневековье (1500-1800 гг.). Разнообразие древних гаплотипов мтДНК было выше в бронзовом и железном веке и снизилось в средние века и пост-средневековье. Это может быть результатом «бутылочного горлышка», вызванного демографическими событиями, в том числе, периодом тяжелого голода в Северной Европе (1695-1697 гг). Хотя надо сказать, что число изученных образцов эпохи бронзы и железного века слишком невелико (всего 5 образцов) для основательных выводов. В то же время появилось большое количество новых гаплотипов, частота которых увеличивалась. В современных породах доля древних гаплотипов составляет лишь 20%, то есть произошла значительная смена спектра гаплотипов.
В Y-хромосоме (в 19-м интроне гена UTY) одомашненных быков выделяются два основных гаплотипа: Y1 и Y2. Они отличаются ареалом: Y1 – доминирует в современных породах Северной и Западной Европы, Y2 — в Южной и Центральной Европе. Генетики нашли, что частота Y1 и Y2 значительно изменялась со временем, и предположили, что эти вариации частоты связаны с демографическими событиями в истории человека. Гаплотип Y2 преобладал и в образцах бронзового и железного века, и в средние века. Доля Y1 увеличивалась от средних веков к пост-средневековью и от него — к современному времени. Замещение Y2 на Y1 в Балтийском регионе началось 600 лет назад и ускорилось в последние 200 лет. Авторы объясняют это активным импортом скота из других стран, таких как Нидерланды и Швеция, который увеличился в течение XVIII-XIX веков.
Исследователи попытались соотнести временные изменения в гаплотипах мтДНК и Y-хромосомы коров с историческими событиями. К сожалению, у них было слишком мало образцов ДНК коров бронзового и железного века, чтобы можно было реконструировать события того времени. Так что, в основном, генетически-исторические корреляции, которые делают авторы, относятся к средневековью и пост-средневековью.
В течение средних веков, пишут авторы, в Балтийском регионе росла плотность поселений, усиливалась интенсивность миграций, связанная с распространением Тевтонского ордена, появлялись новые города, развивалось сельское хозяйство. Новые гаплотипы коров, появившиеся в этом регионе в средние века, связаны с импортом скота из Южной и Западной Европы, особенно из Швеции и Германии, а позднее из России. После окончания Северной войны в 1721 году балтийские страны и юго-восточная часть Финляндии перешли под управление России, соответственно, усилились влияния на Балтийский регион с востока. Эти влияния включали и завоз крупного рогатого скота. Ну и, наконец, на гаплотипическое разнообразие последних 200 лет повлияла более интенсивная селекция скота, направленная на выведение специализированных пород.
Источник:
Temporal Fluctuation in North East Baltic Sea Region Cattle Population Revealed by Mitochondrial and Y-Chromosomal DNA Analyses
Marianna Niemi, Auli Bläuer, Terhi Iso-Touru, Janne Harjula, Veronica Nyström Edmark, Eve Rannamäe, Lembi Lõugas, Antti Sajantila, Kerstin Lidén, Jussi-Pekka Taavitsainen
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/25992976

Мнения экспертов

2015-08-02 22:09:07

О генах, солнце и коровах

Авторы показали, что генетическое разнообразие крупного рогатого скота в доисторический период было наиболее высоким, затем существенно снизилось, а начиная со средневековья снова возросло. Вроде бы, каких-то значительных новостей нет, «всё правильно и ожидаемо». Сначала — большое количество локальных вариантов (у каждого племени своё стадо), потом общее оскудение («тёмные века», чего уж…), и наконец животноводство выходит на новый уровень, обусловленный разведением специализированных пород скота.
Но тот факт, что молекулярно-генетические исследования «стыкуются» с палеозоологическими, сам по себе важен. Так что генетическим подтверждением истории «европейского коровеводства» работа, безусловно, ценна. И особенно интересна, на мой взгляд, подтверждением и уточнением кусочка истории, связанного с локальным в географическом плане регионом — Прибалтийским.
Проблема тут вот в чём. На северо-западе Европы молочное животноводство стало, на мой взгляд, одним из важнейших антропоэкологических факторов, позволивших регион освоить. Сложно сейчас в это поверить, но для наших предков, перешедших от охоты, рыболовства и собирательства – к оседлому образу жизни, территории, прилежащие к побережью Северного и Балтийского морей, в экологическом отношении превратились в субэкстремальные зоны. Хозяйство, основанное на земледелии и скотоводстве, привело к резкому сокращению разнообразия пищи. В числе многих негативных для здоровья последствий такого перехода — снижение доступности продуктов, содержащих важнейший регулятор минерального обмена в костной ткани, витамина D. Недостаток витамина в пище не мог компенсироваться выработкой его самим организмом из-за низкого уровня ультрафиолетового облучения в североевропейских широтах. А среди последствий D-гиповитаминоза – нарушения развития костной ткани, включая так называемый «рахитически суженный таз», приводящий к осложнениям в родах и даже гибели роженицы и младенца.
Витамин D регулирует не уровень поступления кальция, а усвоение его тканями. Поэтому отчасти ослабить проблему могло бы интенсивное потребление продуктов, содержащих повышенное содержание кальция. Для европейцев таким продуктом стало молоко. Но возможность его усвоения генетически детерминирована. У всех млекопитающих с возрастом снижается количество фермента лактазы, расщепляющего содержащийся в молоке сахар-лактозу, что затрудняет усвоение цельного молока. Для H.sapiens характерен уникальный вариант: два альтернативных варианта нормы. Носители аллеля T гена LCT сохраняют «детскую» способность пить молоко на протяжении всей жизни, а у гомозигот C/C выработка фермента снижается по мере взросления.
Ещё в 1970-х годах была выдвинута идея о том, что «одомашненные человеком коровы вывели породу людей, способную пить молоко». Если более серьёзно – согласно этой точке зрения, давление отбора в пользу носительства аллеля T развилось после одомашнивания крупного рогатого скота, поскольку такой генетический вариант позволял расширить рацион. Как бы привлекательно эта культурно-генетическая гипотеза не выглядела, она, по-видимому, не подтверждается.
На территории РФ мы обследовали около 20 популяций, а привлечение данных по другим популяциям России и мира при активнейшем участии Е.В. и О.П.Балановских позволило составить карты распределения признака в Евразии (Козлов и др., 1998). Немного позже мы с Д.В.Лисицыным составили карту истории распространения домашних коров. Вопреки ожиданиям, эти карты не совпали. В Европе частота аллеля стабильной активности лактазы у взрослых снижается с запада на восток, а граница разведения молочного скота с неолита до средневековья перемещалась почти строго с юга на север (Kozlov, Lisitsyn, 2000). Максимальная доля носителей аллеля T гена LCT концентрируется в Северо-Западной Европе, хотя этот регион далёк от Малой Азии – региона одомашнивания молочного скота. Северо-Западная Европа характеризуется максимальным генетическим разнообразием крупного рогатого скота. След скотоводства и выведение разнообразных пород здесь на протяжении веков были более интенсивными, чем где-либо.
Мы предположили, что это могло быть связано с особо высокими потребностями европейцев в молоке как источнике кальция, компенсирующем недостаток витамина D. Сравнение данных о содержании 25(OH)D (активная форма витамина D) в сыворотке крови с долей носителей гена гиполактазии в популяции выявило корреляцию между признаками. Согласно полученным результатам (сейчас эти исследования продолжаются), чем ниже инсоляция в регионе, тем больший процент взрослого коренного населения сохраняет способность пить молоко, получая с ним дополнительный кальций (Вершубская, Козлов, 2004; Козлов, 2012). Это проясняет и важность молочного животноводства в Северной Европе, и отсутствие жизненной необходимости в нём в тропиках и Арктике. Сравнительно невысокий уровень УФ-облучения в Северо-Западной Европе требовал компенсации в виде богатых кальцием продуктов, а благоприятные условия для молочного скотоводства создавали существенное давление отбора в пользу фенотипов со стабильной активностью лактазы. В областях с очень низким уровнем радиации (Субарктике, Арктике) поступление витамина D обеспечивали входящие в традиционные диеты рыбий жир и оленина. А в тропиках и субтропиках – что ж, там и солнышка вполне хватало…
И вот здесь-то мы и приходим к тем важным вещам, которые даёт нам работа М.Ниеми и её соавторов. Напомню, что они исследовали генетическую историю животноводства региона, охватывающего восточное и северное побережье Балтики. Сюда традиции разведения крупного рогатого скота пришли позже, чем в Западную Скандинавию и на берега Северного моря (и, как показывают многочисленные исследования, доля носителей аллеля T гена LCT среди эстонцев, финнов, сэту, ижорцев ниже, чем у голландцев, датчан и англичан). Как показывают результаты исследования финских коллег, стада жителей Прибалтики полнее сохранили «генетические следы» одомашненного в древности скота (митохондриальную гаплогруппу Q коров, гаплотип Y1 бычьих Y-хромосом). Вполне вероятно, что это след не введения новых пород из Центральной и Южной Европы в постсредневековый период, как с необходимой осторожностью замечают авторы, а наоборот – свидетельство древности пород местного скота (я же сейчас не научную статью пишу, а комментарий, и могу себе позволить некоторые вольности в трактовках). Косвенным подтверждением может служить тот факт, что у финноязычного населения прибалтийских регионов дольше, чем у скандинавских и северо-западноевропейских соседей сохранялся смешанный «лесной» тип хозяйствования, при котором скотоводство играло сравнительно малую, вспомогательную роль.
У скандинавов же ориентация на продукцию молочного животноводства уже к раннему средневековью была настолько высока, что при изменениях среды обитания это приводило к настоящим трагедиям. Ярким примером служит угасание и полное вымирание европейских поселений в Гренландии к середине XIV столетия. Располагались эти поселения на южном побережье Гренландии, примерно на 60ºСШ, то есть на одной широте с Хельсинки и Петербургом. Свободные скандинавы, согласно традициям, должны были вкушать преимущественно молочные и кисломолочные блюда, а рыба и продукты морского зверобойного промысла оставались пищей презираемой. Но уязвимость грунтов и экосистем тундры в сочетании с похолоданием в «малый ледниковый период» XIV-XV вв погубили привычный европейцам скот. Вместе с привычной пищей исчезла и сама колония. Едва ли не большинство найденных скелетов несёт следы тяжёлого рахита, из-за которого женщины не могли рожать…
Вершубская Г.Г., Козлов А.И. На солнечной поляночке: эритемная радиация и первичная гиполактазия. В сб.: Экология и демография человека в прошлом и настоящем. М., Ин-т археологии РАН, 2004. 57-59.
Козлов А.И., Балановская Е.В., Нурбаев С.Д., Балановский О.П. Геногеография пер­вич­ной гиполактазии в популяциях Старого Света. Генетика, 1998, 34 (4): 551-561.
Козлов А.И. Витамин D и все, все, все. Природа, 2012, №3: 18-22.
Kozlov A., Lisitsyn D. History of dairy cattle-breeding and distribution of LAC*R and LAC*P alleles among European populations. In: C.Renfrew & K.Boyle (Eds.). Archaeogenetics: DNA and the population prehistory of Europe. McDonald Institute for archaeological Research, Cambridge, 2000. 309-313.
Надежда Маркина