К ПРОБЛЕМЕ ПРОИСХОЖДЕНИЯ МОНГОЛОИДНОГО КОМПОНЕНТА МИТОХОНДРИАЛЬНОГО ГЕНОФОНДА СЛАВЯН

© 2008 г. Б. А. Малярчук, М. А. Перкова, М. В. Деренко

Институт биологических проблем Севера Дальневосточного отделения Российской академии наук,

Представлены данные о рестрикционном полиморфизме митохондриальной ДНК (мтДНК) в чеш­ской популяции (n = 279). Установлено, что в структурном отношении митохондриальные генофон­ды чехов и других славянских народов (русских, поляков, словенцев, боснийцев) практически не раз­личаются. Частота восточноевразийских (монголоидных) линий мтДНК у чехов составила 1.8%. Проводится анализ распространенности восточноевразийских линий мтДНК в популяциях Европы, относящихся к различным этнолингвистическим группам. Выявлены различия по частоте подоб­ных линий мтДНК в различных группах славян: от 1.2 и 1.6% соответственно у южных и западных славян до 1.3-5.2% у восточных славян - русского населения Восточной Европы. Наиболее высокая частота монголоидного компонента зарегистрирована в митохондриальных генофондах русского населения Русского Севера и Северо-Западного региона, что может объясняться ассимиляцией сла­вянами североевропейских финно-угорских народов в процессе формирования русского населения этих регионов. Обсуждается проблема происхождения монголоидного компонента в генофондах различных групп славян.

Генетические аспекты истории формирования населения Европы исследованы еще недостаточ­но, хотя различным проблемам в этой области уже посвящен ряд исследований [1-7]. Среди них наиболее активно развиваются исследования по­лиморфизма высокополиморфных генетических систем - митохондриальной ДНК (мтДНК) и Y-хромосомы, наследуемых по одной из роди­тельских линий. С помощью анализа полимор­физма мтДНК изучены популяции восточных, за­падных и южных славян [8-18]. Анализ данных об изменчивости мтДНК в европейских популяциях, включая славянские, показал, что славяне харак­теризуются единством происхождения, централь­ное положение среди них занимают западные сла­вяне, а степень генетических различий между группами славян определяется в значительной мере степенью смешения с дославянским населе­нием современного этнического ареала славян, а также интенсивностью их взаимодействия с со­седними народами [19]. Последний вывод следует из того факта, что соседи русских - западнофин­ские популяции - характеризуются относительно высоким генетическим сходством с русскими, германские популяции - с западными славянами, а балканские - с южными славянами [19].

Между тем не все группы славян охарактери­зованы в одинаковой мере. Довольно детально исследовано разнообразие митохондриальных ге­нофондов южных и восточных славян, а запад­ные славяне представлены практически одной эт­нической группой - поляками [5, 11-16]. Чехи и словаки, также относящиеся к числу западносла­вянских народов, изучены явно недостаточно [17]. Целью настоящей работы является изучение разнообразия мтДНК в чешской популяции и сравнительный анализ распределения групп мтДНК у славян и соседних по отношению к ним народов Европы.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Сбор биологического материала (цельная кровь) осуществлялся на базе терапевтических отделений больниц от индивидуумов, не отяго­щенных наследственной патологией. Исследуе­мая выборка (n = 279) представлена индивидуума­ми чешской национальности - уроженцами раз­личных районов Чешской Республики.

Материалом для исследований служила геном­ная ДНК, выделенная из крови с использованием стандартных методов, включающих лизис клеток протеиназой K (“Sigma”, USA) в присутствии 1% додецилсульфата натрия, очистку ДНК фено­лом/хлороформом и осаждение ДНК этиловым спиртом.

Скрининг полиморфных сайтов, определяю­щих основные группы типов мтДНК, распро­страненных в популяциях Евразии (табл. 1), проводился посредством анализа участков мтДНК, амплифицированных в полимеразной цепной ре­акции, с использованием праймеров, предложен­ных в работах [21, 22]. Рестрикционные фрагмен­ты фракционировались электрофоретически в 8%-ных полиакриламидных гелях. Для детекции ДНК использовалась окраска гелей бромистым этидием с последующей визуализацией ДНК в УФ-свете. Полиморфизм учитывался по наличию (+) и отсутствию (-) сайтов рестрикции.

Идентификацию типов мтДНК проводили на ос­новании существующей классификации мтДНК в популяциях человека [7, 23]. В соответствии с классификацией группы мтДНК, за исключением группы HV, обозначаются латинским однобук­венным кодом. Учитывая рекомендации, изло­женные в недавней работе [24], кластер pre-HV обозначается как R0, (pre-HV)1 - как R0a, pre-V - как HV0, pre-V1 - как HV0b и pre-V2 - как HV0a.

Для идентификации образцов мтДНК, не клас­сифицированных с помощью схемы анализа, по­казанной в табл. 1, нами проводился скрининг до­полнительных маркеров, определяющих группы L1 и L2 (в пределах кластера L) и N9a (в пределах кластера N, за исключением R). Для идентифика­ции образцов в пределах групп L1 и L2 использо­вали схему рестрикционного анализа, представ­ленную в работе [25]. Для определения группы N9a анализировали JasI-полиморфизм участка 5416-5419. Типы мтДНК, характеризующиеся ва­риантом +5416JasI, определяли как N9a-типы [23].

Достоверность межпопуляционных различий по частотам групп типов мтДНК оценивали с по­мощью точного теста на популяционную диффе­ренциацию [26]. Индексы разнообразия мтДНК в популяциях и значения F-статистик рассчитыва­ли с помощью компьютерных программ пакета Arlequin 2.0 [26], предназначенного для анализа молекулярной изменчивости и генетической структуры популяций.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Анализ изменчивости мтДНК у чехов показал, что их генофонд характеризуется типично евро­пейской композицией групп и подгрупп мтДНК. Наиболее представленными у них, как и в других славянских популяциях, являются кластеры H, U, T, J (табл. 2). Подавляющее большинство кластеров мтДНК, выявленных у чехов, являются западно­евразийскими по происхождению. Частота восточ­ноевразийских (монголоидных) линий мтДНК у них составила 1.8% (группы A, N9a, M). Обнаружена также африканская линия (частота 0.4%), относя­щаяся к группе L2a, маркированной вариантом +13803HaeIII. В структурном отношении мито­хондриальные генофонды исследованных групп славян очень сходны по композиции групп и под­групп мтДНК (табл. 2). Анализ генетической дифференциации популяций показал отсутствие межпопуляционных различий во всех парах сравне­ний как с помощью F-статистики (F_st = 0, р = 0.68), так и с использованием точного теста (р = 0.3 ± 0.08).

Анализ изменчивости мтДНК в популяциях Европы показал, что в генофондах различных славянских популяций практически всегда при­сутствуют линии ДНК, имеющие восточно­евразийское происхождение (табл. 3). Однако не­ясно, чем это обусловлено: входил ли достаточно разнообразный монголоидный компонент в со­став предкового генофонда славян или же его появ­ление в генофондах различных групп славян имеет “накопительный” характер, т.е. связано с постепен­ной ассимиляцией монголоидных линий ДНК в ре­зультате взаимодействия между населением Во­сточной Европы и Азии в различные эпохи?

Согласно лингвистическим, археологическим и палеогеографическим данным, распад балто- славянской языковой общности произошел при­мерно во второй половине III тыс. до н.э., что приве­ло к появлению протобалтов и протославян [33]. Анализ изменчивости мтДНК у славян и балтов по­казал, что их генофонды различаются по частоте восточноевразийского компонента (табл. 3). Низ­кая частота монголоидных вариантов мтДНК у латышей и литовцев свидетельствует о том, мон­голоидный компонент, по всей видимости, не был характерен для балто-славянского протогено­фонда. Таким образом, правомочно предположе­ние о том, что процесс накопления монголоидных линий мтДНК у славян и их предков интенсифи­цировался лишь на протяжении последних четы­рех тысячелетий.

Исследования изменчивости мтДНК у русско­го населения Восточной Европы показали, что региональные группы русских популяций разли­чаются по частоте и композиции групп мтДНК, имеющих восточноевразийское происхождение. Данные табл. 3 показывают, что частота монго­лоидного компонента повышается в северном на­правлении. Наиболее высокие частоты монголо­идного компонента характерны для русского на­селения Русского Поморья и Северо-Западного региона, однако популяции этих регионов разли­чаются по композиции групп мтДНК. 

Известно, что в процессе формирования русского населения большое значение имела ассимиляция коренного дославянского населения Восточной Европы соб­ственно славянами. Поэтому межрегиональные различия между группами русских могут быть обусловлены генетическими особенностями асси­милированных популяций. Установлено, что для североевропейских финно-угорских популяций (таких, как саамы, финны, карелы) характерно присутствие главным образом двух групп мтДНК - Z иD5 [29, 31]. Исходя из результатов филогео­графического анализа предполагается, что эти группы мтДНК могли быть привнесены на север Европы из Азии еще в эпоху раннего неолита [31]. Поэтому высокая частота групп Z и D5 у рус­ских поморов, и в меньшей степени у русского на­селения Северо-Западного региона, обусловлена, по-видимому, ассимиляцией главным образом се­вероевропейских финно-угорских народов. Меж­ду тем спектр восточноевразийских групп мтДНК у населения большинства регионов европейской части России, включая ее северо-западную часть, значительно шире, чем у населения Русского По­морья [32]. Это свидетельствует о том, что асси­миляции был подвержен круг других популяций, генетически более сходных с такими современ­ными восточноевропейскими народами, как мордва, марийцы, удмурты и коми. Усложнение структуры монголоидного компонента генофон­дов этих народов, по всей видимости, обусловлено долговременным взаимодействием с народами Сибири и Центральной Азии. Одним из главных периодов усиления этого воздействия является раннее средневековье, когда волны миграций це­лого ряда степных народов (гунны, авары, булга­ры, монголы) прокатились по Восточной Европе. Так, в VI веке н.э. авары достигли даже террито­рий Центральной Европы (Валахии, Паннонии, Трансильвании и Богемии), где ими был образо­ван Аварский каганат, существовавший влоть до IX в. н.э. Предполагается, что после распада Аварского каганата народы, входившие в его со­став, были ассимилированы племенами славян [34]. Таким образом, присутствие ощутимой ча­стоты восточноевразийских линий мтДНК в ге­нофондах некоторых популяций западных и юж­ных славян (особенно на территории бывшего Аварского каганата), по всей видимости, является следствием этого процесса. Что касается населения Восточной Европы, то антропологические данные показывают, что лес­ная полоса Восточной Европы была зоной интен­сивного смешения народов [35]. Предполагается, что формирование монголоидного комплекса признаков происходило не позднее верхнего па­леолита, в связи с чем восточносибирские популя­ции могли располагать значительным запасом времени для миграций в Восточную Европу [35]. Невыясненным остается вопрос о количестве этих миграций, так как на северо-западе Восточ­ной Европы монголоидный компонент наблюда­ется 10-8 тыс. лет назад, в составе днепро-донецких племен 7-6 тыс. лет назад, на территории Ивановской области (Сахтыш) 6-5 тыс. лет назад [35, 36]. Результаты анализа изменчивости мтДНК в русских популяциях хорошо согласуют­ся с антропологическими данными, поскольку указывают на существенные различия по частоте монголоидных линий мтДНК между русским на­селением Русского Севера, Северо-Запада и цен­тральных/южных районов европейской части России (табл. 3). Надеемся, что в перспективе ста­нут возможными исследования хронологии фор­мирования разнообразия монголоидного компо­нента, присутствующего в генофондах русского населения и в других популяций славян. Авторы выражают благодарность д-ру T. Vanecek (Charles University, Pilsen, Czech Republic), предоставившему материал для проведения дан­ного исследования. Работа финансировалась программой Прези­диума Российской академии наук “Динамика ге­нофондов и биоразнообразие”. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Achilli A., Rengo C, Battaglia V. et al. The molecular dissection of mtDNA haplogroup H confirms that the Franco-Cantabrian glacial refuge was a major source for the European gene pool // Am. J. Hum. Genet. 2004. V. 75. P. 910-918. 2.  Finnila S., Lehtonen M.S., Majamaa K. Phylogenetic network for European mtDNA // Am. J. Hum. Genet. 2001. V. 68. P. 1475-1484. 3. Loogvali E.-L., Roostalu U, Malyarchuk B.A. et al. Dis­uniting uniformity: a pied cladistic canvas of mtDNA haplogroup H in Eurasia // Mol. Biol. Evol. 2004. V. 21. P. 2012-2021. 4. Macaulay V., Richards M, Hickey E. et al. The emerg­ing tree of West Eurasian mtDNAs: a synthesis of con- trol-region sequences and RFLPs // Am. J. Hum. Genet. 1999. V. 64. P. 232-249. 5. Malyarchuk B.A., Derenko M.V. Mitochondrial DNA variability in Russians and Ukrainians: Implication to the origin of the Eastern Slavs // Ann. Hum. Genet. 2001. V. 65. P. 63-78. 6. Richards M.B., Macaulay V.A., Bandelt H.-J, Sykes B.C. Phylogeography of mitochondrial DNA in western Eu­rope // Ann. Hum. Genet. 1998. V. 62. P. 241-260.  7. Richards M.B., Macaulay V.A., Hickey E. et al. Tracing  European founder lineages in the Near Eastern mtDNA pool // Am. J. Hum. Genet. 2000. V. 67. P. 1251-1276. 8. Малярчук Б.А., Деренко M.B., Соловенчук Л.Л. Типы контрольного региона митохондриальной ДНК у восточных славян // Генетика. 1995. Т. 31. № 6. С. 846-851. (Malyarchuk B.A., Derenko M.V., So- lovenchuk L.L. Types of mitochondrial DNA control re­gion in the Eastern Slavs // Rus. J. Genetics. 1995. V. 31. № 6. P. 723-727.) 9. Calafell F, Underhill P., Tolun A. et al. From Asia to Europe: mitochondrial DNA sequence variability in Bulgarians and Turks // Ann. Hum. Genet. 1996. V. 60. P. 35-49. 10. Orekhov V., Poltoraus A., Zhivotovsky LA. et al. Mito­chondrial DNA sequence diversity in Russians // FEBS Letters. 1999. V. 445. P. 197-201. 11. Tolk H.V., Pericic M, Barac L. et al. MtDNA haplo- groups in the populations of Croatian Adriatic Islands // Coll. Anthropol. 2000. V. 24. P. 267-279. 12. Malyarchuk B A, Grzybowski T., Derenko M.V. et al. Mitochondrial DNA variability in Poles and Russians // Ann. Hum. Genet. 2002. V. 66. P. 261-283. 13. Malyarchuk B A, Grzybowski T., Derenko M.V. et al. Mitochondrial DNA variability in Bosnians and Slove­nians // Ann. Hum. Genet. 2003. V. 67. P. 412-425. 14. Belyaeva O., Bermisheva M., Khrunin A. et al. Mito­chondrial DNA variations in Russian and Belorussian populations // Hum. Biol. 2003. V. 75. P. 647-660. 15. Cvjetan S., Tolk H.V., Barac Lauc L. et al. Frequencies of mtDNA haplogroups in Southeastern Europe - Croat- ians, Bosnians and Herzegovinians, Serbians, Mace­donians and Macedonian Romani // Coll. Anthropol. 2004. V. 28. P. 193-198. 16.  Malyarchuk B, Derenko M., Grzybowski T. et al. Differ­entiation of mitochondrial DNA and Y chromosome in Russian populations // Hum. Biol. 2004. V. 76. P. 877­900. 17.  Vanecek T., VorelF., Sip M. Mitochondrial DNA D-loop hypervariable regions: Czech population data // Int. J. Legal Med. 2004. V. 118. P. 14-18. 18.  Zupanic Pajnic I., Balazic J., Komel R. Sequence poly­morphism of the mitochondrial DNA control region in the Slovenian population // Int. J. Legal Med. 2004. V. 118. P. 1-4. 19.  Малярчук Б.А. Дифференциация славян и их гене­тическое положение среди народов Евразии по данным об изменчивости митохондриальной ДНК // Генетика. 2001. Т. 37. № 12. С. 1705-1712. (Ma­lyarchuk B.A. Differentiation and genetic position of Slavs among Eurasian ethnoses as inferred from varia­tion in mitochondrial DNA // Rus. J. Genetics. 2001. V. 37. № 12. P. 1437-1443.) 20.  Anderson S., Bankier A.T., Barrell B.G. et al. Sequence and organization of the human mitochondrial genome // Nature. 1981. V. 290. P. 457-465. 21.  Torroni A., Huoponen K., Francalacci P. et al. Classifi­cation of European mtDNAs from an analysis of three European populations // Genetics. 1996. V. 144. P. 1835-1850. 22. Finnila S., Hassinen I.E., Ala-Kokko L, Majamaa K. Phylogenetic network of the mtDNA haplogroup U in northern Finland based on sequence analysis of the com­plete coding region by conformation-sensitive gel elec­trophoresis // Am. J. Hum. Genet. 2000. V. 66. P. 1017­1026.  23. Kong Q.-P., Yao Y.-G., Sun C. et al. Phylogeny of East Asian mitochondrial DNA lineages inferred from com­plete sequences // Am. J. Hum. Genet. 2003. V. 73. P. 671-676. 24. Torroni A., Achilli A., Macaulay V. et al. Harvesting the fruit of the human mtDNA tree // Trends Genet. 2006. V. 22. P. 339-345. 25. Salas A., Richards M, De la Fe T. et al. The making of the African mtDNA landscape // Am. J. Hum. Genet. 2001. V. 71. P. 1082-1111. 26. Schneider S., Roessli D., Excoffier L. Arlequin ver.2.0: A software for population genetics data analysis. Genet­ics and Biometry laboratory, University of Geneva (Switzerland), 2000. 27. Бермишева М., Тамбетс К., Виллеме Р., Хуснут- динова Э. Разнообразие гаплогрупп митохондри­альной ДНК у народов Волго-Уральского региона России // Молекуляр. биология. 2002. Т. 36. С. 990­1001. 28. Pliss L., Tambets K., Loogvali E.-L. et al. Mitochondrial DNA portrait of Latvians: Towards the understanding of the genetic structure of Baltic-speaking populations // Ann. Hum. Genet. 2006. V. 70. P. 439-458. 29. Sajantila A., Lahermo P., Anttinen T. et al. Genes and languages in Europe - an analysis of mitochondrial lineages // Genome Res. 1995. V. 5. P. 42-52.  30. Semino O., Passarino G., Quintana-Murci L. et al. MtDNA and Y chromosome polymorphisms in Hunga­ry: inferences from the palaeolithic, neolithic and Uralic influences on the modern Hungarian gene pool // Eur. J. Hum. Genet. 2000. V. 8. P. 339-346. 31. 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. P. 661-682. 32. Лункина А.В., Денисова Г.А., Деренко М.В., Ма­ляр чу к Б. А. Изменчивость митохондриальной ДНК в двух популяциях русского населения Новго­родской области // Генетика. 2004. Т. 40. № 7. С. 975-980. (Lunkina A.V., Denisova GA, Derenko M.V., Malyarchuk B.A. Mitochondrial DNA variation in two Russian populations from Novgorod oblast // Rus. J. Genet. 2004. V. 40. P. 795-799.) 33. Сейбутис А.А. Проблема этногенеза балтов и сла­вян в свете палеогеографии // Природа. 1980. № 11. С. 78-85. 34. Седов В.В. Славяне в раннем средневековье. М.: Археологический фонд, 1995. 416 с. 35. Алексеева Т.И., Денисова Р.Я, Козловская М.В. и др. Неолит лесной полосы Восточной Европы (Антропология Сахтышских стоянок). М.: Науч­ный мир, 1997. 191 с. 36. Гохман И И. Население Украины в эпоху мезоли­та и неолита. М.: АН СССР, 1966. 209 с. On the Origin of Mongoloid Component in the Mitochondrial Gene Pool of Slavs B. A. Malyarchuk, M. A. Perkova, and M. V. Derenko Institute of Biological Problems of the North, Russian Academy of Sciences, Magadan, 685000 Russia The data on mitochondrial DNA (mtDNA) restriction polymorphism in Czech population (n = 279) are pre­sented. It was demonstrated that in terms of their structure, mitochondrial gene pools of Czechs and other Slavic populations (Russians, Poles, Slovenians, and Bosnians) were practically indistinguishable. In Czechs, the fre­quency of eastern-Eurasian (Mongoloid) mtDNA lineages constituted 1.8%. The spread of eastern-Eurasian mtDNA lineages belonging to different ethnolinguistic groups in the populations of Europe was examined. Fre­quency variations of these DNA lineages in different Slavic groups was observed, with the range from 1.2 and 1.6% in Southern and Western Slavs, respectively, to 1.3 to 5.2% in Eastern Slavs, the Russian population of Eastern Europe. The highest frequency of Mongoloid component was detected in the mitochondrial gene pools of Russian populations from the Russian North and the Northwestern region of Russia. This finding can be ex­plained in terms of assimilation of northern-European Finno—Ugric populations during the formation of the Russian population of these regions. The origin of Mongoloid component in the gene pools of different groups of Slavs is discussed.