Геномная изменчивость у береговых чукчей, эскимосов и командорских алеутов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.01.07, кандидат наук Дрёмов, Станислав Вячеславович

• Дрёмов, Станислав Вячеславович
• кандидат наук
• 2016

Оглавление диссертации кандидат наук Дрёмов, Станислав Вячеславович

Оглавление

Список сокращений

Введение

Актуальность

Цели и задачи исследования

Научная новизна и практическая ценность

Научные положения, выносимые на защиту

Апробация работы

Список публикаций по теме диссертации

Вклад автора

Благодарности

Структура и объем диссертации

Глава 1. Обзор литературы

1.1. Изучение генетического разнообразия в популяциях человека

1.2. Методы исследования ядерной ДНК

1.2.1 Метод главных компонент

1.2.2. Молекулярная хромосомная живопись

1.2.3. Трёхпопуляционный тест и f-статистика

1.2.4. Неравновесное сцепление генов при эволюционных событиях и ALDER

1.3. Методы исследования митохондриальной ДНК

1.3.1. Номенклатура митохондриальных гаплогрупп

1.3.2. Филогеография

1.3.3. Молекулярные часы эволюции

1.4. Древняя Берингия

1.5. Описание популяций

1.5.1. Чукчи

1.5.2. Сибирские эскимосы

1.5.3. Командорские алеуты

1.6. Предыстория коренных жителей сибирской и американской Арктики

1.7. Заключение

Глава 2. Материалы и методы

2.1. Величина и состав выборки

2.2. Оборудование

2.3. Реактивы

2.4. Выделение ДНК из цельной крови

2.5. Полимеразная цепная реакция

2.6. Электрофорез ДНК в агарозном геле

2.7. Секвенирование мтДНК

2.8. Анализ результатов секвенирования мтДНК

2.9. Оценка возраста митохондриальных гаплогрупп

2.10. Анализ главных компонент

2.11. Вычисление значений f-статистики

2.12. Вычисление значений ALDER-статистики

2.13. Анализ ADMIXTURE

2.14. Автоматизация вычислений и визуализация результатов

Глава 3. Результаты

3.1. Геномная изменчивость ядерной ДНК

3.2. Геномная изменчивость митохондриальной ДНК

3.3. Гаплогруппы A2a и A2b

3.4. Гаплогруппа D4b 1a2

3.5. Гаплогруппа D2a

Глава 4. Обсуждение

4.1. Береговые чукчи

4.2. Палеоэскимосы и неоэскимосы

4.3. Командорские алеуты

Глава 5. Заключение

Выводы

Список литературы

Список сокращений

Митогеном - митохондриальный геном мтДНК - митохондриальная ДНК ОНП - однонуклеотидный полиморфизм ПЦР - полимеразная цепная реакция р. - река

с.ш. - северная широта

ЭДТА - этилендиаминтетрауксусная кислота

ALDER - англ. Admixture-induced Linkage Disequilibrium for Evolutionary Relationships, вызванное (генетической) примесью, неравновесное сцепление генов при (изучении) эволюционных взаимоотношений

CI - англ. confidence interval, доверительный интервал CNV - англ. copy number variation, вариация по числу копий (делеций, дупликаций)

GTR - англ. general time-reversible model, общая модель нуклеотидных замен использующая различные частоты нуклеотидов и различные частоты замен между нуклеотидами

ML - англ. maximum likelihood (estimation), метод максимального правдоподобия

NGS - англ. Next Generation Sequencing, (высокопроизводительное) секвенирование следующего поколения

NRY - англ. non-recombining region of the Y chromosome, часть Y-хромосомы, которая не подвержена рекомбинации

PCA - англ. principal component analysis, анализ (методом) главных компонент

rCRS - англ. revised Cambridge reference sequence, исправленная кэмбриджская эталонная последовательность (митохондриальной ДНК человека)

RSRS - англ. reconstructed sapiens reference sequence, реконструированная эталонная последовательность (митохондриальной) ДНК человека современного вида

SNP - англ. single nucleotide polymorphism, однонуклеотидный полиморфизм

QV - англ. quality value, покатель качества

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Геномная изменчивость у береговых чукчей, эскимосов и командорских алеутов»

Введение Актуальность

С позиции популяционной генетики современные береговые чукчи, азиатские эскимосы и командорские алеуты представляют собой первичные антропологические изоляты в стадии распада и ускоренной ассимиляции. Между тем они всё ещё остаются богатейшим источником генетической информации для реконструкции эволюционных событий на стыке СевероВосточной Евразии и Америки, поскольку связаны генетической непрерывностью и культурной преемственностью с населением древней Берингии.

На сегодня в поисках генетических корней американских индейцев детальному ОНП-анализу были подвергнуты более 2000 индивидуальных геномов автохтонов Сибири и Севера. Однако характер и последовательность миграций в районе Сибири и Аляски, связанных с процессами заселения американского континента человеком, до сих пор не установлены в полной мере. Развитие технологий выделения древней ДНК и массового параллельного секвенирования и генотипирования обозначило новый виток в изучении популяционной истории человека.

Цели и задачи исследования

Цель настоящей работы - исследовать изменчивость ядерной и митохондриальной ДНК у береговых чукчей, науканских, чаплинских и сирениковских эскимосов, а также алеутов Командорских островов, для выяснения генетической истории коренных обитателей северо-восточной оконечности Сибири и прилегающих районов Северной Америки.

Для достижения поставленной цели ставились следующие задачи: (1) выяснить состав и происхождение материнских филетических линий данных популяций; (2) определить время коалесценции для материнских

линиджей; (3) оценить вклад исследуемых популяций в генетическую историю коренных народов Сибири и Северной Америки.

Научная новизна и практическая ценность

Получены новые данные о геномном разнообразии коренных жителей Крайнего Северо-Востока Азии, связанных генетической преемственностью с обитателями древней Берингии, уточнены истоки и время дивергенции мтДНК-гаплогрупп, характерных для береговых чукчей, эскимосов и алеутов. Результаты имеют междисциплинарное значение и могут быть использованы для решения задач популяционной биологии, антропологии, истории народов Сибири и Америки, а также для получения достоверных оценок при идентификации личности у коренных жителей Сибири в судебно-медицинской практике.

Научные положения, выносимые на защиту

Митохондриальный и ядерный генофонд береговых чукчей, сибирских эскимосов и командорских алеутов содержит уникальную генетическую информацию, которая позволяет уточнить события, происходившие на территории Берингии в течение голоцена.

Апробация работы

Материалы диссертации были представлены на международной научной студенческой конференции «Студент и научно-технический прогресс» (Новосибирск, Россия, 2013), на межлабораторном семинаре гарвардской медицинской школы (Бостон, США, 2014). Результаты диссертационной работы включены в отчёты о научно-исследовательской работе по грантам РФФИ (№12-04-01851, №16-34-00599).

Список публикаций по теме диссертации

1. Dryomov S.V., Nazhmidenova A.M., Shalaurova S.A., Morozov I.V., Tabarev A.V., Starikovskaya E.B., Sukernik R.I. Mitochondrial genome diversity at the Bering Strait area highlights prehistoric human migrations from Siberia to northern North America // Eur. J. Hum. Genet. - 2015. - V. 23. - P. 1399-1404.

2. Lazaridis I., Patterson N., Mittnik A., Renaud G., Mallick S., Kirsanow K., Sudmant P.H., Schraiber J.G., Castellano S., Lipson M., Berger B., Economou C., Bollongino R., Fu Q., Bos K.I., Nordenfelt S., Li H., de Filippo C., Prüfer K., Sawyer S., Posth C., Haak W., Hallgren F., Fornander E., Rohland N., Delsate D., Francken M., Guinet J.-M., Wahl J., Ayodo G., Babiker H.A., Bailliet G., Balanovska E., Balanovsky O., Barrantes R., Bedoya G., Ben-Ami H., Bene J., Berrada F., Bravi C.M., Brisighelli F., Busby G.B.J., Cali F., Churnosov M, Cole D.E.C., Corach D., Damba L., van Driem G., Dryomov S., Dugoujon J.-M., Fedorova S.A., Gallego Romero I., Gubina M., Hammer M., Henn B.M., Hervig T., Hodoglugil U., Jha A.R., Karachanak-Yankova S., Khusainova R., Khusnutdinova E., Kittles R., Kivisild T., Klitz W., Kucinskas V., Kushniarevich A., Laredj L., Litvinov S., Loukidis T., Mahley R.W., Melegh B., Metspalu E., Molina J., Mountain J., Näkkäläjärvi K., Nesheva D., Nyambo T., Osipova L., Parik J., Platonov F., Posukh P., Romano V., Rothhammer F., Rudan I., Ruizbakiev R., Sahakyan H., Sajantila A., Salas A., Starikovskaya E.B., Tarekegn A., Toncheva D., Turdikulova S., Uktveryte I., Utevska O., Vasquez R., Villena M., Voevoda M., Winkler C.A., Yepiskoposyan L., Zalloua P., Zemunik T., Cooper A., Capelli C., Thomas M.G., Ruiz-Linares A., Tishkoff S.A., Singh L., Thangaraj K., Villems R., Comas D., Sukernik R., Metspalu M., Meyer M., Eichler E.E., Burger J., Slatkin M., Pääbo S., Kelso J., Reich D., Krause J. Ancient human genomes suggest three ancestral populations for present-day Europeans // Nature. - 2014. - V. 513. - P. 409-413.

3. Sukernik R.I., Volodko N.V., Mazunin I.O., Eltsov N.P., Dryomov S.V., Starikovskaya E.B. Mitochondrial genome diversity in the Tubalar, Even, and Ulchi: contribution to prehistory of native Siberians and their affinities to Native Americans // Am. J. Phys. Anthropol. - 2012. - V. 148(1). - P. 123-138.

Вклад автора

Автор самостоятельно выполнил пробоподготовку ДНК для секвенирования и генотипирования, а также филогеографический, статистический и биоинформатический анализ генетических данных. Сборы демографических данных, родословных и проб крови были проведены ранее, в процессе многократных экспедиций, выполненных в основном Р.И. Сукерником и Е.Б. Стариковской. При секвенировании мтДНК автору помогал И. В. Морозов. Генотипирование проб ДНК на биочипах было выполнено совместно с сотрудниками лаборатории популяционной и медицинской генетики, Гарвардская Медицинская Школа, г. Бостон, США (заведующий лабораторией: доктор Д. Райх).

Благодарности

Автор выражает благодарность сотрудникам лаборатории молекулярной генетики человека ИМКБ СО РАН: Р.И. Сукернику, Е.Б. Стариковской, С.П. Ильиной, С.А. Шалауровой, сотруднику ЦКП «Геномика» СО РАН И.В. Морозову и заведующему сектором зарубежной археологии ИАЭТ СО РАН А.В. Табареву за всестороннюю помощь в проведении настоящего исследования.

Автор крайне признателен академику А.П. Деревянко и заведующему лабораторией популяционной и медицинской генетики Д. Райху за поддержку и предоставленную возможность стажировки в США.

Особую благодарность приношу моим родным и близким за бесценную моральную поддержку в течение всего периода выполнения настоящей работы.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов, результатов, обсуждения и заключения, а также выводов и списка цитируемой литературы, в котором содержится 111 ссылок. Работа изложена на 100 страницах машинописного текста, содержит 4 таблицы, 19 рисунков и 5 приложений.

Глава 1. Обзор литературы

1.1. Изучение генетического разнообразия в популяциях человека

В настоящее время исследование генетического разнообразия основано на определении нуклеотидной последовательности ДНК. Многообразие подходов к исследованию популяций человека определяется в первую очередь различиями в наследовании разных фрагментов генома. Так мтДНК наследуется исключительно по материнской линии, не рекомбинирующая часть Y-хромосомы (NRY) исключительно по отцовской, а в оставшуюся часть генома вносят вклад оба родителя. Наследование мутаций по одной родительской линии обеспечивает единство происхождения всех исследуемых полиморфизмов, что повышает достоверность филогенетических реконструкций по сравнению с аутосомными маркерами. Помимо типа наследования, мтДНК, NRY и рекомбинирующая часть генома значительно отличаются по размеру и скорости накопления мутаций [Cavalli-Sforza, 2005].

Соответственно, каждый из обозначенных объектов исследований характеризуется уникальной разрешающей способностью, сложностью и объёмом работы, как для получения первичных данных, так и для их обработки (табл. 1) [Scally and Durbin, 2012].

Таблица 1. Характеристики различных фрагментов генома.

Фрагмент генома мтДНК NRY Аутосома, X

Тип наследования По материнской линии По отцовской линии Аутосомный

Размер, п.н. ~ 16 569 ~ 59.37 х 106 ~ 3.24 х 109

Копийность, шт./кл. >> 100 1 2

Темпы эволюции, замен п.н./год 0.2 х 10-6 для HVS1 ~ 1.8 х 10-9 ~ 0.4 х 10-9

В зависимости от целей и задач работы, исследователь может выбрать не только фрагмент генома, но и стратегию его изучения. Зачастую, вместо изучения полных последовательностей генома, в фокусе исследования находятся только его вариабельные элементы: однонуклеотидные полиморфизмы (single nucleotide polymorphism, SNP), количество копий локусов (copy number variation, CNV), инсерции и делеции. Основной причиной их возникновения являются эволюционные процессы, такие как накопление мутаций, рекомбинация и потоки генов [Sebat et al., 2004; Conrad et al., 2010; Sudmant et al., 2015].

Полногеномный анализ ядерной ДНК представляет значительный интерес, так как она хранит огромное количество информации, полученной от всех предков исследуемого индивида. При этом возникает сложность получения, хранения и обработки большого количества генетических данных. Альтернативой полногеномному анализу яДНК является высокоразрешающее генотипирование при помощи ДНК-микрочипов. Такие биочипы позволяют получать сотни тысяч охарактеризованных и специально отобранных для антропологических исследований однонуклеотидных полиморфизмов на каждый исследуемый образец ДНК [Patterson et al., 2006; Reich et al., 2012; Lipson et al., 2013; Lazaridis et al., 2014].

Митогеном является хорошо зарекомендовавшим себя объектом изучения. Благодаря тому, что митохондриальная ДНК имеет небольшой размер, исключительно материнскую природу наследования [Sato and Sato, 2011], не участвует в рекомбинационном процессе на популяционном уровне [Elson et al., 2001], обладает высокой скоростью эволюции [Soares et al., 2009] и значительным внутривидовым полиморфизмом [Ingman et al., 2000], а также представлена огромным числом копий [Kmiec et al., 2006], она является крайне подходящим инструментом для проведения антропогенетических исследований, включая настоящую работу. На сегодняшний день полные последовательности митогеномов получены для

десятков тысяч людей по всему миру, что обеспечивает широкие возможности для проведения сравнительных исследований разнообразия мтДНК [van Oven and Kayser, 2009; Behar et al., 2012].

При работе с древней ДНК проявилась важная особенность митохондриального генома - его высокая копийность, благодаря которой во многих случаях удаётся полученить генетическую информацию из тех образцов, в которых ядерная ДНК деградировала настолько, что не поддаётся изучению [Richards et al., 2016]. Вновь появляющиеся результаты секвенирования древних ДНК позволяют проверять и уточнять существующие гипотезы, основанные на изучении генетического разнообразия у ныне живущих людей.

По сравнению с мтДНК, NRY-локус обладает определёнными недостатками. В частности, до сих пор не накоплено достаточно данных для проведения сравнительных исследований Y-хромосомы. По этой же причине не существует единой номенклатуры для детальной классификации Y-хромосомных гаплотипов [Karafet et al., 2008; van Oven et al. 2014, Karmin et al., 2015].

1.2. Методы исследования ядерной ДНК

Существующие методы для изучения геномной изменчивости ядерной ДНК можно разделить на четыре основные группы: 1) кластеризующие методы [Pritchard et al., 2000; Patterson et al., 2006]; 2) методы молекулярной хромосомной живописи, анализирующие хромосомы индивидов со смешанным происхождением с целью восстановить протяженные участки хромосом, унаследованные от предковых популяций [Tang et al., 2006; Price et al., 2009; Gravel, 2013; Hellenthal et al., 2014]; 3) методы, использующие различия частот аллелей в популяциях [Reich et al., 2009; Patterson et al., 2012; Lipson et al., 2013]; 4) методы, изучающие ассоциации между парами локусов и феномен сцепленного наследования генов [Moorjani et al., 2011; Loh et al., 2013].

Для всестороннего изучения геномной изменчивости в настоящей работе использованы методы из всех вышеобозначенных групп.

1.2.1 Метод главных компонент

Метод главных компонент (англ. principal component analysis, PCA) — один из основных способов уменьшить размерность данных, потеряв наименьшее количество информации. PCA предложен Карлом Пирсоном в 1901 году и получил широкое распространение во многих областях науки, включая биоинформатику [Pearson, 1901; Patterson et al., 2006].

Первые попытки применить данный метод к генетическим данным принадлежат группе Луиджи Луки Каввалли-Сфорца [Mennozi et al., 1978] и с тех пор PCA часто применялся на популяционном уровне. Сравнительные исследования отдельных индивидов методом главных компонент начались в 2005 году [Shriver et al., 2005] и уже в 2006 году благодаря Нику Паттерсону и соавторам PCA, применяемый к генетическим данным, получил статистическое обоснование, а вместе с тем и крайне широкое распространение в популяционных исследованиях [Patterson et al., 2006].

Нахождение главных компонент сводится к вычислению собственных векторов и собственных значений ковариационной матрицы, полученной из исходных генетических данных. Полученные собственные векторы взаимно ортогональны и характеризуют определенную долю генетической информации, что позволяет отсортировать их по степени значимости и использовать для представления индивидов из исследуемой выборки в их пространстве (например, на двумерном графике). Подробные теоретические детали метода, включая формальные критерии, позволяющие оценить необходимое количество генетической информации для проверки существования структуры в популяции, описаны в статье [Patterson et al., 2006].

1.2.2. Молекулярная хромосомная живопись

Миграции сыграли значительную роль в формировании генетического ландшафта в популяциях человека, так как они напрямую связаны с потоками генов. Поэтому зачастую даже данные по небольшому количеству генетических маркеров позволяют установить степень родства между популяциями, а в некоторых случаях определить предковые популяции. Доступность данных высокоразрешающего генотипирования и секвенирования следующего поколения позволяют реконструировать эволюционные события с гораздо большей точностью [Gravel, 2012].

Одним из методов позволяющих искать генетические корни для исследуемого индивида или группы людей является молекулярная хромосомная живопись. Её суть наглядно можно объяснить следующим образом. Представим, что имеется несколько гомогенных популяций. Геномы людей внутри каждой популяции окрашены в одинаковый цвет и этот цвет различен для популяций (рис. 1, красные и синии линии). Тогда, в случае обмена генов между популяциями (рис. 1, чёрная линия), будут возникать геномы окрашенные в разные цвета. В итоге, зная цветовую принадлежность фрагментов генома в исследуемой популяции, можно сделать вывод о её генетической истории.

Рисунок 1. Схема марковского процесса алгоритма HAPMIX. Чёрная линия внизу представляет участок хромосомы от индивида со смешанным происхождением. Чёрные кружки обозначают генотипированные SNP. Ниже изображены унаследованные этой хромосомой фрагменты от предковых популяций, которые окрашены в синий и красный цвет. Жёлтая линия демонстрирует работу алгоритма окрашивания хромосомы [Price et

al, 2009].

Кроме цветовой гаммы важную роль играют и размеры фрагментов, так как по ним можно оценить количество поколений, прошедших с добавления нового цвета (рис. 2, установление времени происхождения генетической примеси при помощи алгоритмов CHROMOPAINTER/ GLOBETROTTER).

Рисунок 2. А) Симуляция события, вызвавшего обмен генами между популяциями Брагуи (80%, красный цвет) и Йоруба (20%, жёлтый цвет), случившегося 30 поколений назад; истинные источники были исключены из дальнейшего анализа; Б) хромосомная раскраска этого же локуса при помощи CHROMOPAINTER: жёлтый - Африка; зеленый - Америка; красный - Центральная и Южная Азия; синий - Восточная Азия; голубой -

Европа; розовый - Ближний Восток; чёрный - Океания; В) кривые относительной вероятности совместного наследования "красных " и/или "жёлтых " локусов; Г) результаты, полученные в GLOBETROTTER. Чёрными ромбами обозначены популяции с минимальной генетической дистанцией (Fst < 0.001); белыми кружками все прочие популяции

[Hellenthal et al., 2014].

1.2.3. Трёхпопуляционный тест и f-статистика

Трёхпопуляционный тест - частный случай f-статистики для трёх популяций - позволяет определить является ли исследуемая популяция C результатом обмена генов между популяциями A и B. Если популяция C может быть изображена в виде отдельной ветви на простейшем филогенетическом древе с популяциями A и B (а значит связана с ними посредством дивергенции без потока генов), то результат суммы произведений разности частот в популяциях A, C и B, C будет положительным. В противном случае, если популяция C возникла в результате обмена генов между популяциями A и B, то значение f3-статистики будет отрицательное (рис. 3) [Reich et al., 2009; Patterson et al., 2012].

F3(C;A, 5) = £(c' — a')(c' — ft') - простейший способ определить f3-статистику, где a', b', c' - частоты аллелей в популяциях A, B, C (без нормализации). Для определения степени достоверности полученных значений f-статистики рассчитывается Z-критерий - количество среднеквадратичных отклонений, которые отделяют значение f-статистики от нуля. Значения f-статистики, для которых Z-критерий по модулю больше трёх, считаются достоверными (правило трёх сигм для нормально распределённой случайной величины).

Аналогичным образом рассчитываются значения для £гстатистики, позволяющей установить не только существование потока генов, но и его направление. Подробные теоретические и практические детали метода, включая способы нормализации значений f-статистики, описаны в статье [Patterson et al., 2012].

A R

А С В

А С

Е F

А С В

Рисунок 3. Упрощенные схемы генетических ситуаций и соответствующие им значения/3-статистики. Заглавными буквами обозначены популяции, сплошными стрелками - генетический дрейф, пунктирными стрелками -

поток генов [Patterson et al., 2012].

1.2.4. Неравновесное сцепление генов при эволюционных событиях и ALDER

Появление неравновесного сцепления генов в популяции может быть связано с отбором, генетическим дрейфом, структурой популяции. Рекомбинация, напротив, со временем разрушает сцепление [Lewontin and Kojima, 1960; Slatkin, 2010]. В результате, в однородной популяции определенный уровень нейтрального сцепления генов поддерживается балансом между дрейфом и рекомбинацией.

ALDER (англ. Admixture-induced Linkage Disequilibrium for Evolutionary Relationships) - метод для вычисления статистики для сцепленных ОНП, позволяющий оценить дату обмена генетическим материалом и вклад двух родительских популяций в дочернюю [Loh et al., 2013]. В отличие от PCA и f-статистики, ALDER-статистика намного менее чувствительна при малом количестве анализируемых образцов (n < 6 для популяции), особенно, если исследуемые популяции переживали периоды низкого эффективного размера - «бутылочное горлышко». Наиболее достоверные результаты достигаются при выявлении событий, произошедших менее 5500 лет назад (~200 поколений назад) на популяциях представленных достаточным количеством образцов (n > 20) [Loh et al., 2013; Pickrell et al., 2014]. Эти ограничения в первую очередь затрагивают проведение тестов с древними образцами. На рисунке 4 приведена демонстрация работы алгоритма на различных смоделированных генетических ситуациях.

Рисунок 4. Результат alder-анализа моделированных данных обмена генов 45 поколений назад при различных параметрах генетического дрейфа и дивергенции. Адаптировано из [Loh et al., 2013].

1.3. Методы исследования митохондриальной ДНК

Особенности структуры и функционирования митохондриального генома определяют методы его исследования. В частности, небольшой размер генома позволяет проводить секвенирование полных последовательностей мтДНК, а значит получить максимальное количество информации от этой части генома. Высокая скорость эволюции, наследование только по материнской линии и отсутствие рекомбинации значительно облегчают использование концепции молекулярных часов и филогеографического подхода при изучении популяционной истории.

1.3.1. Номенклатура митохондриальных гаплогрупп

Совокупность мутаций мтДНК, передающихся из поколения в поколение как единая группа сцепления, называется гаплотипом. Корневой гаплотип вместе со своими производными составляют гаплогруппу, или линидж. Любую мтДНК человека можно отнести к определенной гаплогруппе по набору её мутаций [Starikovskaya et al., 2005; Behar et al., 2012].

Наличие или отсутствие мутации в любой из позиций мтДНК устанавливалась путём сравнения интересующей последовательности и кембриджским вариантом мтДНК (CRS, Cambridge Reference Sequence; позже rCRS, revised Cambridge Reference Sequence). Именно CRS является первой полностью отсеквенированной мтДНК современного человека [Anderson et al. 1981, Andrews et al. 1999] и в данный момент относится к гаплогруппе H2 [Achilli et al. 2004].

В 2012 году Дороном Бехаром с соавторами было предложено использовать новую эталонную последовательность для построения митохондриальных филогенетических деревьев. Эта последовательность (RSRS, Reconstructed Sapiens Reference Sequence) представляет собой реконструированную последовательность корня филогенетического дерева (обозначена #; рис. 5). Предполагается, что перепостроение

филогенетического дерева на основе сравнения всех известных полных последовательностей мтДНК человека с RSRS позволит избежать многих ошибок и неточностей, возникших в прошлом, таких, как существование одинаковых названий гаплогрупп для разных мотивов мтДНК [Behar et а1. 2012].

На рисунке 5 изображены основные митохондриальные гаплогруппы и их иерархия. Всего выделяют 7 базальных ветвей, Ь0 - Ьб, которые идентифицируются главным образом у населения африканского континента. Одна из этих ветвей, Ь3, дала начало двум макрогаплогруппам М и N. Затем от макрогаплогруппы N отделилась гаплогруппа R. В итоге, всё имеющееся разнообразие гаплогрупп на континентах, кроме Африки, является производным от М, N и R. Разнообразие мтДНК на африканском континенте формируется главным образом за счёт производных гаплогрупп варианта Ь.

Рисунок 5. Филогенетическое древо митохондриальных гаплогрупп; простейший вариант топологии [van Oven and Kayser, 2009].

1.3.2. Филогеография

В ряде экспериментальных работ было показано, что кластеры близких гаплотипов мтДНК многих видов имеют чёткую географическую ориентацию. По степени сходства и различий можно сделать выводы о происхождении различных гаплотипов представителей одного вида и изобразить генетическую структуру вида в форме филогенетического дерева. Сопоставление внутривидовой филогении с пространственной локализацией популяций и составляет основу филогегорафии [Avise, 1987; Абрамсон, 2007].

Для повышения надежности реконструкции истории популяции может также использоваться сравнение филогеографических характеристик разных видов, обитающих на одной территории. Такой подход лежит в основе сравнительной филогеографии и исходит из постулата, что сходные филогеоргафические структуры у разных видов формируются под влиянием одних и тех же палеогеографических событий. Примером таких макрогеографических событий, оказавших огромное влияние на формирование современной генетической структуры многих обитателей умеренных и высоких широт Палеарктики и Неарктики, могут служить периодические крупномасштабные оледенения в эпоху плейстоцена [Абрамсон, 2007].

Исследования мтДНК и NRY-локуса показали, что все этнические группы людей характеризуются наборами уникальных гаплотипов. Данные по их эволюции и распространению по земному шару оказываются неоценимо полезными в исследовании эволюции человека и паттернов расселения человеческих популяций из Африки, которую считают местом возникновения современного человека [Scheffler, 2008; Richards et al., 2016].

Анализ изменчивости мтДНК человека показал, что большая часть гаплогрупп, которые могут быть найдены в популяциях современных людей Евразии, были привнесены на континент в течение последних 60 тыс. лет в

результате ряда последовательных миграций с территории Ближнего Востока и Африки [Fernandes et al., 2012].

Исследования различных мировых популяций, проведенные к настоящему времени, показывают, что люди начали расселяться из Восточной Африки и их маршрут пролегал вдоль юго-восточного и юго-западного побережья Азии вплоть до Тихого Океана. С другой стороны, архаичные культуры, включающие в себя неандертальцев и ранее неизвестных гоминид, проживавших в Денисовой пещере на Алтае, были вытеснены современными людьми не позднее 30 тыс. лет назад [Derevianko, 2011].

1.3.3. Молекулярные часы эволюции

Помимо географических и генетических данных основополагающую роль играет объективное установление временных рамок тех или иных событий. Временные оценки могут быть получены такими методами как радиоуглеродный анализ ископаемых, оптическое датирование. В молекулярной биологии для данной цели служит концепция молекулярных часов [Zuckerkandl and Pauling, 1962]. Практическое применение этой концепции зависит от источника хода часов.

В случае с митохондриальной ДНК, различия в последовательностях ДНК соответствуют нуклеотидным заменам, которые накопились в них со времени существования позднейшего общего предка. Если известно среднее количество нейтральных нуклеотидных замен за единицу времени, можно определить скорость хода молекулярных часов. И, предполагая, что часы идут с постоянной скоростью, можно определять время дивергенции между близкими видами или популяциями.

Учёными было предпринято множество попыток оценки скорости эволюции митогенома [Forster et al., 1996, Saillard et al., 2000, Mishmar et al., 2003, Soares et al., 2009, Fu et al., 2013]. От простейших предположений о линейной зависимости количества мутаций в гипервариабильном сегменте

от времени перешли к более сложным регрессионным моделям. Эти модели обладают рядом значительных преимуществ: используют всю мтДНК и более сложную модель нуклеотидных замен; учитывают сужение наблюдаемого разнообразия вглубь времени; обеспечивают себе статистическую поддержку; и в целом более точны за счёт использования всё большего количества накопленных данных. Митохондриальные молекулярные часы, откалиброванные по точно датированным данным археологических источников, позволяют определить верхнюю границу времени существования последнего общего предка в популяциях человека [Fu et al. 2013].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Дрёмов, Станислав Вячеславович, 2016 год

Список литературы

1. Абрамсон Н.И. Филогеография: итоги, проблемы, перспективы // Вестник ВОГиС. - 2007. - Т. 2(2). - С. 307-331.

2. Арутюнов С.А., Крупник И.И., Членов М.А. Китовая аллея / - М.: Наука, 1960. - С. 175.

3. Богораз В.Г. Распространение культуры на Земле / Государственное издательство, Москва-Ленинград, 1928. - С. 317.

4. Богораз В.Г. Чукчи / Издательство института народов Севера ЦИК СССР, Ленинград, 1910. - С. 192.

5. Вдовин И.С. Очерки истории и этнографии чукчей. - М.-Л.: Наука, 1965. - 400 с.

6. Вениаминов И. Записки об островах Уналашкинского Отдела. - Т. 13. - Санкт-Петербург: Росскийско-американская компания, 1840.

7. Володько Н.В., Дербенева О.А., Уйнук-оол Т.С., Сукерник Р.И. Генетическая история алеутов командорских островов по результатам анализа изменчивости HLA-генов II класса // Генетика. - 2003. - Т. 39. - С. 1710-1718.

8. Головко Е.В. Алеутский язык // Языки народов России. Красная книга / Гл. ред. В. П. Нерознак. - М.: Academia, 2002. - 378 с. - ISBN 587444-149-2. - С. 23-28.

9. Долгих Б.О. Родовой и племенной состав народов Сибири в XVII веке // Труды Института этнографии им. Н.Н. Миклухо-Маклая. - М. Новая серия, 1960. - Т. 55.

10.Меновщиков Г.А. Эскимосы, научно-популярный этнографический очерк об азиатский эскимосах. - Магадан: Магаданское книжное изд-во, 1959. - 144 с.

11.Окладников А.П., Деревянко А.П. Далекое прошлое Приморья и Приамурья. - Владивосток, 1973. - 439 с.

12.Сукерник Р.И. Генетическая структура изолятов коренного населения азиатской субарктики и микроэволюционный процесс: Дис. док. биол. наук. - Новосибирск, 1986. - 264 с.

13.Туголуков В.А. Тунгусы (эвенки и эвены) Средней и Западной Сибири. - М.: Наука, 1985. - 284 с.

14.Туголуков В.А. Кто вы, юкагиры? - М.: Наука, 1979. - 152 с.

15. Экология американских индейцев и эскимосов. - М.: Наука, 1988. -388 с.

16.Achilli A., Rengo C., Magri C., Battaglia V., Olivieri A., Scozzari R., Cruciani F., Zeviani M., Briem E., Carelli 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.

17.Alexander D.H., Novembre J., Lange K. Fast model-based estimation of ancestry in unrelated individuals // Genome Research. - 2009. - V. 19. - P. 1655-1664.

18.Amster G., Sella G. Life history effects on the molecular clock of autosomes and sex chromosomes // Proc Natl Acad Sci USA. - 2015. - V. 113(6). - P. 1588-1593.

19.Anderson S., Bankier A.T., Barrel B.G., de Bruijn M.H., Coulson A.R., Drouin J., Eperon I.C., Nierlich D.P., Roe B.A., Sanger F. et al. Sequence and organization of the human mitochondrial genome // Nature. - 1981. -V. 290. - P. 457-465.

20.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 // Nat. Genet. - 1999. - V. 23. -P.147.

21.Balter M. Archaeology. The peopling of the Aleutians // Science. - 2012. -V. 335 (6065). - P. 158-161.

22.Behar D.M., van Oven M., Rosset S., Metspalu M., Loogvali E.L., Silva N.M., Kivisild T., Torroni A., Villems R. A "Copernican" reassessment of the human mitochondrial DNA tree from its root // Am. J. Hum. Genet. -2012. - V. 90 (4). - P. 675-684.

23.Billups K. Timing is everything during deglaciations // Nature. - 2015. -V. 522. - P. 163-164.

24.Busing F.M.T.A., Meijer E., Rien Van Der Leeden. Delete-m Jackknife for Unequal m // Statistics and Computing. - 1999. - V. 9 - P. 3-8.

25.Cavalli-Sforza L.L. The Human Genome Diversity Project: past, present and future // Nat. Rev. Genet. - 2005. - V. 6 (4). - P. 333-340.

26.Chang C.C., Chow C.C., Tellier L.C., Vattikuti S., Purcell S.M., Lee J.J. Second-generation PLINK: rising to the challenge of larger and richer datasets // Gigascience. - 2015. - V. 4. - P. 7.

27.Conrad D.F., Pinto D., Redon R., Feuk L., Gokcumen O., Zhang Y., Aerts J., Andrews T.D., Barnes C., Campbell P. et al. Origins and functional impact of copy number variation in the human genome // Nature. - 2010. -V. 464(7289) - P. 704-712.

28.Davis R.S. and Knecht R.A. Continuity and Change in the Eastern Aleutian Archaeological Sequence // Hum. Biol. - 2010. - V. 82. - P. 507-524.

29.Derbeneva O.A., Sukernik R.I., Volodko N.V., Hosseini S.H., Lott M.T., Wallace D.C. Analysis of mitochondrial DNA diversity in the aleuts of the commander islands and its implications for the genetic history of Beringia // Am. J. Hum. Genet. - 2002. - V. 71. - P. 415-421.

30.Derevianko A.P. The Upper Paleolithic in Africa and Eurasia, and the origin of anatomically modern humans / Institute of Archaeology and Ethnography, 2011. - P. 214.

31.Dillehay T.D., Ram írez C., Pino M., Collins M.B., Rossen J., Pino-Navarro J.D. Monte Verde: Seaweed, Food, Medicine, and the Peopling of South America // Science. - 2008. - V. 320 (5877). - P. 784-786.

32.Elson J.L., Andrews R.M., Chinnery P.F., Lightowlers R.N., Turnbull D.M., Howell N. Analysis of European mtDNAs for recombination // Am. J. Hum. Genet. - 2001. - V. 68 (1). - P. 145-153.

33.Esther J.L., Merriwether D.A., Kasparov A.K., Khartanovich V.I., Nikolskiy P.A., Shidlovskiy F.K., Gromov A.V., Chikisheva T.A., Chasnyk V.G., Timoshin V.B. et al. A genetic perspective of prehistoric hunter-gatherers in the Siberian Arctic: Mitochondrial DNA analysis of human remains from 8000 years ago // Journal of Archaeological Science: Reports. - 2016. - doi:10.1016/j.jasrep.2016.06.001.

34.Fagundes N.J., Kanitz R., Bonatto S.L. A reevaluation of the Native American mtDNA genome diversity and its bearing on the models of early colonization of Beringia // PLoS One. - 2008. - V. 3. - P. e3157.

35.Fernandes V., Alshamali F., Alves M., Costa M.D., Pereira J.B., Silva N.M., Cherni L., Harich N., Cerny V., Soares P. et al. The Arabian cradle: mitochondrial relicts of the first steps along the southern route out of Africa // Am. J. Hum. Genet. - 2012. - V. 90. - P. 347-355.

36.Forster P., Harding R., Torroni A., Bandelt H.J. Origin and evolution of Native American mtDNA variation: a reappraisal // Am. J. Hum. Genet. -1996. - V. 59 (4). - P. 935-945.

37.Forster P. and Renfrew C. Evolution. Mother tongue and Y chromosomes // Science. - 2011. - V. 333. - P.1390-1391.

38.Fu Q., Mittnik A., Johnson P.L., Bos K., Lari M., Bollongino R., Sun C., Giemsch L., Schmitz R., Burger J. et al. A revised timescale for human evolution based on ancient mitochondrial genomes // Curr. Biol. - 2013. -V. 23 (7). - P. 553-559.

39.Fu Q., Hajdinjak M., Moldovan O.T., Constantin S., Mallick S., Skoglund P., Patterson N., Rohland N., Lazaridis I., Nickel B. et al. An early modern human from Romania with a recent Neanderthal ancestor // Nature. - 2015. - V. 524. - P. 216-219.

40.Gilbert M.T., Kivisild T., Grannow B., Andersen P.K., Metspalu E., Reidla M., Tamm E., Axelsson E., Götherström A., Campos P.F. et al. Paleo-Eskimo mtDNA genome reveals matrilineal discontinuity in Greenland // Science. - 2008. - V. 320 (5884). - P. 1787-1789.

41.Gravel S. Population genetics models of local ancestry // Genetics. - 2012. - V.191. - P. 607-619.

42.Gravel S., Zakharia F., Moreno-Estrada A., Byrnes J.K., Muzzio M., Rodriguez-Flores J.L., Kenny E.E., Gignoux C.R., Maples B.K., Guiblet W. et al. Reconstructing Native American migrations from whole-genome and whole-exome data // PLoS Genet. - 2013. - V. 9 (12). - P. e1004023.

43.Greenberg J.H., Turner II C.G., Zegura S.L., Campbell L., Fox J.A., Laughlin W.A., Szathmary E.J.E., Weiss K.M., Woolford E. The Settlement of the Americas: A Comparison of the Linguistic, Dental, and Genetic Evidence // Curr. Anthropol. - 1986. - V. 27 (5). - P. 477-497.

44.Helgason A., Palsson G., Pedersen H.S., Angulalik E., Gunnarsdottir E.D., Yngvadottir B., Stefansson K. mtDNA variation in Inuit populations of Greenland and Canada: migration history and population structure // Am. J. Phys. Anthropol. - 2006. - V. 130 (1). - P.123-134.

45.Hellenthal G., Busby G.B., Band G., Wilson J.F., Capelli C., Falush D., Myers S. A genetic atlas of human admixture history // Science. - 2014. -V. 343. - P. 747-751.

46.Hoffecker J.F., Elias S.A., O'Rourke D.H. Anthropology. Out of Beringia? // Science. - 2014. - V. 343. - P. 979-980.

47.Hulten E., Outline of the History of Arctic and Boreal Biota During the Quaternary Period. - New York: Lehre J. Cramer, 1937.

48.Ingman M., Kaessmann H., Pääbo S., Gyllensten U. Mitochondrial genome variation and the origin of modern humans // Nature. - 2000. - V. 408. - P. 709-713.

49.Jenkins D.L., Davis L.G., Staffotd T.W.Jr., Campos P.F., Hocket B., Jones G.T., Scott Cummings L., Yost C., Connolly T.J., Yohe II R.M. et al.

Clovis Age Western Stemmed Projectile Points and Human Coprolites at the Paisley Caves // Science. - 2012. - V. 337 (6091). - P. 223-228.

50.Jochelson W. History, Ethnology and Anthropology of the Aleut / Salt Lake City: University of Utah Press, 1933. - 91pp.

51.Karafet T.M., Mendez F.L., Meilerman M.B., Underhill P.A., Zegura S.L., Hammer M.F. New binary polymorphisms reshape and increase resolution of the human Y chromosomal haplogroup tree // Genome Res. - 2008. - V. 18(5). - P. 830-838.

52.Karmin M., Saag L., Vicente M., Wilson Sayres M.A., Järve M., Talas U.G., Rootsi S., Ilumäe A.M., Mägi R., Mitt M. et al. A recent bottleneck of Y chromosome diversity coincides with a global change in culture // Genome Res. - 2015. - V. 25(4). - P. 459-466.

53.Kmiec B., Woloszynska M., Janska H. Heteroplasmy as a common state of mitochondrial genetic information in plants and animals // Curr. Genet. -2006. - V. 50. - P. 149-159.

54.Krauss M. Eskimo languages in Asia, 1791 on, and the Wrangel IslandPoint Hope connection // Etudes/Inuit/Studies. - 2005. - V. 29. - P. 163185.

55.Llamas B., Fehren-Schmitz L., Valverde G., Soubrier J., Mallick S., Rohland N., Nordenfelt S., Valdiosera C., Richards S.M., Rohrlach A. et al. Ancient mitochondrial DNA provides high-resolution time scale of the peopling of the Americas // Science Advances. - 2016. - V. 2(4). - P. e1501385.

56.Maley B. Examining biological continuity across the late holocene occupation of the aleutian islands using cranial morphometrics and quantitative genetic permutation // Am. J. Phys. Anthropol. - 2016. - V. 159. - DOI: 10.1002/ajpa.22944.

57.Lazaridis I., Patterson N., Mittnik A., Renaud G., Mallick S., Kirsanow K., Sudmant P.H., Schraiber J.G., Castellano S., Lipson M. et al. Ancient

human genomes suggest three ancestral populations for present-day Europeans // Nature. - 2014. - V. 513. - P. 409-413.

58.Lewontin R. C., Kojima K. The evolutionary dynamics of complex polymorphisms // Evolution. - 1960. - V. 14. - P. 458-472.

59.Lipson M., Loh P.R., Levin A., Reich D., Patterson N., Berger B. Efficient moment-based inference of admixture parameters and sources of gene flow // Mol. Biol. Evol. - 2013. - V. 30. - P. 1788-1802.

60.Loh P.R., Lipson M., Patterson N., Moorjani P., Pickrell J.K., Reich D., Berger B. Inferring admixture histories of human populations using linkage disequilibrium // Genetics. - 2013. - V. 193. - P. 1233-1254.

61.Lopatin I. A. The Extinct and Near-Extinct Tribes of Northeastern Asia as Compared with the American Indian // American Antiquity. - 1940. -V. 5(3). -P. 202-208.

62.McGhee R. Ancient People of the Arctic / Vancouver: UBC Press, 2001. -244 pp.

63.Menozzi P., Piazza A., Cavalli-Sforza L. Synthetic maps of human gene frequencies in Europeans // Science. - 1978. - V. 201. - P. 786-792.

64.Mishmar D., Ruiz-Pesini E., Golik P., Macaulay V., Clark A.G., Hosseini S., Brandon M., Easley K., Chen E., Brown M.D. et al. Natural selection shaped regional mtDNA variation in humans // PNAS. - 2003. - V. 100. -P. 171-176.

65.Moorjani P., Patterson N., Hirschhorn J.N., Keinan A., Hao L., Atzmon G., Burns E., Ostrer H., Price A.L., Reich D. The history of African gene flow into Southern Europeans, Levantines, and Jews // PLoS Genet. - 2011. - V. 7. - P.e1001373.

66.Moorjani P., Sankararaman S., Fu Q., Przeworski M., Patterson N., Reich D. A genetic method for dating ancient genomes provides a direct estimate of human generation interval in the last 45,000 years // Proc Natl Acad Sci U S A. - 2016. - V. 113(20). - P. 5652-5657.

67.Laughlin W., Aigner J. Preliminary Analysis of Anangula Unifacial Core and Blade Industry. - Arctic Anthropology, 1966. - V. 3. - P. 41-56.

68.Lipson M., Loh P.R., Sankararaman S., Patterson N., Berger B., Reich D. Calibrating the Human Mutation Rate via Ancestral Recombination Density in Diploid Genomes // PLoS Genet. - 2015. - V. 11. - P. e1005550.

69.Lopopolo M., B0rsting C., Pereira V., Morling N. A study of the peopling of Greenland using next generation sequencing of complete mitochondrial genomes // Am. J. Phys. Anthropol. - 2016. - doi: 10.1002/ajpa.23074.

70.Morlan R.E. Beringia / Yukon Heritage Branch, 1995. - P. 49-53. 71.Okonechnikov K., Golosova O., Fursov M., UGENE team. Unipro

UGENE: a unified bioinformatics toolkit // Bioinformatics. - 2012. - V. 28(8). - P. 1166-1167.

72.Patterson N., Price A.L., Reich D. Population structure and eigenanalysis // PLoS Genet. - 2006. - V. 2. - P. e190.

73.Patterson N., Moorjani P., Luo Y., Mallick S., Rohland N., Zhan Y., Genschoreck T., Webster T., Reich D. Ancient admixture in human history // Genetics. - 2012. - V. 192. - P. 1065-1093.

74.Pedersen M.W., Ruter A., Schweger C., Friebe H., Staff R.A., Kjeldsen K.K., Mendoza M.L.Z., Beaudoin A.B., Zutter C., Larsen N.K. et al. Postglacial viability and colonization in North America's ice-free corridor // Nature. - 2016. - doi:10.1038/nature19085.

75.Pickrell J.K., Patterson N., Loh P.R., Lipson M., Berger B., Stoneking M., Pakendorf B., Reich D. Ancient west Eurasian ancestry in southern and eastern Africa // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. - 2014. - V. 111(7). - P. 2632-2637.

76.Pitulko V.V., Nikolsky P.A., Girya E.Y., Basilyan A.E., Tumskoy V.E., Koulakov S.A., Astakhov S.N., Pavlova E.Y., Anisimov M.A. The Yana RHS site: humans in the Arctic before the last glacial maximum // Science. - 2004. - V. 303(5654). - P. 52-56.

77.Pitulko V.V. Principal Excavation Techniques under Permafrost Conditions (Based on Zhokhov and Yana Sites, Northern Yakutia) // Archaeology, Ethnology and Anthropology of Eurasia. - 2008. - V. 34. -P.26-33.

78.Pitulko V.V., Tikhonov A.N., Pavlova E.Y., Nikolskiy P.A., Kuper K.E., Polozov R.N. Paleoanthropology. Early human presence in the Arctic: Evidence from 45,000-year-old mammoth remains // Science. - 2016. - V. 351(6270). - P. 260-263.

79.Price A.L., Tandon A., Patterson N., Barnes K.C., Rafaels N., Ruczinski I., Beaty T.H., Mathias R., Reich D., Myers S. Sensitive detection of chromosomal segments of distinct ancestry in admixed populations // PLoS Genet. - 2009. - V. 5 (6). - P. e1000519.

80.Pritchard J., Stephens M., Donnelly P. Inference of population structure using multilocus genotype data // Genetics. - 2000. - V. 155. - P. 945-959.

81.Raghavan M., De Giorgio M., Albrechtsen A., Moltke I., Skoglund P., Korneliussen T.S., Gr0nnow B., Appelt M., Gull0v H.C., Friesen T.M. et al. The genetic prehistory of the New World Arctic // Science. — 2014. — V. 345. — P. 1255832.

82.Raghavan M., Steinrücken M., Harris K., Schiffels S., Rasmussen S., DeGiorgio M., Albrechtsen A., Valdiosera C., Ávila-Arcos M.C., Malaspinas A.S. et al. Genomic evidence for the Pleistocene and recent population history of Native Americans // Science. - 2015. - V. 349. - P. aab3884.

83.Rasmussen M., Li Y, Lindgreen S., Pedersen J.S., Albrechtsen A., Moltke I., Metspalu M., Metspalu E., Kivisild T., Gupta R., Bertalan M. et al. Ancient human genome sequence of an extinct Palaeo-Eskimo // Nature. -2010. - V. 463. - P. 757-762.

84.Ray N., Wegmann D., Fagundes N.J., Wang S., Ruiz-Linares A., Excoffier L. A statistical evaluation of models for the initial settlement of the

american continent emphasizes the importance of gene flow with Asia // Mol. Biol. Evol. - 2010. - V. 27(2). - P. 337-345.

85.Reich D., Thangaraj K., Patterson N., Price A.L., Singh L. Reconstructing Indian population history // Nature. - 2009. - V. 461. - P. 489-494.

86.Reich D., Patterson N., Campbell D., Tandon A., Mazieres S., Ray N., Parra M.V., Rojas W., Duque C., Mesa N. et al. Reconstructing Native American population history // Nature. - 2012. - V. 488 (7411). - P. 370374.

87.Richards M. B., Soares P., Torroni A. Palaeogenomics: Mitogenomes and Migrations in Europe's Past // Curr. Biol. - 2016. - V. 26. - P. R229-R246.

88.Rubicz R., Schorr T. G., Babb P. L., Crawford M. Mitochondrial DNA Variation and the Origins of the Aleuts // Hum. Biol. - 2003. - V. 75 (6). -P. 809-835.

89.Saillard J., Forster P., Lynnerup N., Bandelt H.J., Norby S. mtDNA Variation among Greenland Eskimos: The Edge of the Beringian Expansion // Am. J. Hum. Genet. - 2000. - V.67 (3). - P. 718-726.

90.Sato M., Sato K. Degradation of paternal mitochondria by fertilization-triggered autophagy in C. elegans embryos // Science. - 2011. - V. 334 (6059). - P. 1141-1144.

91.Sebat J., Lakshmi B., Troge J., Alexander J., Young J., Lundin P., Maner S., Massa H., Walker M., Chi M. et al. Large-scale copy number polymorphism in the human genome // Science. - 2004. - V. 305. - P. 525-528.

92.Segurel L., Wyman M.J., Przeworski M. Determinants of mutation rate variation in the human germline // Annu. Rev. Genomics Hum. Genet. -2014. - V. 15. - P. 47-70.

93.Scally A., Durbin R. Revising the human mutation rate: implications for understanding human evolution // Nat. Rev. Genet. - 2012. - V. 13(10). -P. 745-753.

94.Scheffler I.E. Mitochondria. - Wiley-Liss, 2008. - P. 96-141.

95.Shields G.F., Schmiechen A.M., Frazier B.L., Redd A., Voevoda M.I., Reed J.K., Ward R.H. mtDNA sequences suggest a recent evolutionary divergence for Beringian and northern North American populations // Am. J. Hum. Genet. - 1993. - V. 53 (3). - P. 549-562.

96.Shriver M., Mei R., Parra E., Sonpar V., Halder I., Tishkoff S.A., Schurr T.G., Zhadanov S.I., Osipova L.P., Brutsaert T.D. et al. Large-scale SNP analysis reveals clustered and continuous patterns of human genetic variation // Human Genomics. - 2005. - V. 2. - P. 81-89.

97.Skoglund P., Mallick S., Bortolini M.C., Chennagiri N., Hünemeier T., Petzl-Erler M.L., Salzano F.M., Patterson N., Reich D. Genetic evidence for two founding populations of the Americas // Nature. - 2015. - V. 525(7567). - P. 104-108.

98.Skoglund P., Reich D. A genomic view of the peopling of the Americas // Current Opinion in Genetics & Development. - 2016. - V. 41. - P. 27-35.

99.Slatkin M. Linkage disequilibrium — understanding the evolutionary past and mapping the medical future // Nat. Rev. Genet. - 2008. - V. 9(6). - P. 477-485.

100. Soares P., Ermini L., Thomson N., Mormina M., Rito T., Röhl A., Salas A., Oppenheimer S., Macaulay V., Richards M.B. Correcting for purifying selection: an improved human mitochondrial molecular clock // Am. J. Hum. Genet. - 2009. - V. 84 (6). - P. 740-759.

101. Stanford D.J., Bradley B.A. Across Atlantic Ice: The Origin of America's Clovis Culture. — University of California Press, 2012. — 336 pp.

102. Starikovskaya Y.B., Sukernik R.I., Schurr T.G., Kogelnik A.M., Wallace D.C. mtDNA diversity in Chukchi and Siberian Eskimos: implications for the genetic history of Ancient Beringia and the peopling of the New World // Am. J. Hum. Genet. - 1998. - V. 63(5). - P. 1473-1491.

103. Starikovskaya E.B., Sukernik R.I., Derbeneva O.A., Volodko N.V., Ruiz-Pesini E., Torroni A., Brown M., Lott M., Hosseini S., Huoponen K.

et al. Mitochondrial DNA diversity in indigenous populations of the southern extent of Siberia, and the origins of Native American haplogroups // Ann. Hum .Genet. - 2005. - V. 69. - P. 67-89.

104. Sudmant P.H., Mallick S., Nelson B.J., Hormozdiari F., Krumm N., Huddleston J., Coe B.P., Baker C., Nordenfelt S., Bamshad M. et al. Global diversity, population stratification, and selection of human copy-number variation // Science. - 2015. - V. 349(6253). - P. aab3761.

105. Sukernik R.I., Volodko N.V., Mazunin I.O., Eltsov N.P., Dryomov S.V., Starikovskaya E.B. Mitochondrial genome diversity in the Tubalar, Even, and Ulchi: contribution to prehistory of native Siberians and their affinities to Native Americans // Am. J. Phys. Anthropol. - 2012. - V. 148(1). - P. 123-138.

106. Tamm E., Kivisild T., Reidla M., Metspalu M., Smith D.G., Mulligan C.J., Bravi C.M., Rickards O., Martinez-Labarga C., Elsa K. et al. Beringian Standstill and Spread of Native American Founders // PLoS ONE. - 2007. - V. 2 (9). - e. 829.

107. Tang H., Coram M., Wang P., Zhu X., Risch N. Reconstructing genetic ancestry blocks in admixed individuals // Am. J. Hum. Genet. -2006. - V. 79 (1). - P. 1-12.

108. van Oven M., Kayser M. Updated Comprehensive Phylogenetic Tree of Global Human Mitochondrial DNA Variation // Hum. Mutat. - 2009. -V. 1039 (30). - P. 386-394.

109. Volodko N.V., Starikovskaya E.B., Mazunin I.O., Eltsov N.P., Naidenko P.V., Wallace D.C., Sukernik R.I. Mitochondrial genome diversity in arctic Siberians, with particular reference to the evolutionary history of Beringia and Pleistocenic peopling of the Americas // Am. J. Hum. Genet. - 2008. - V. 82 (5). - P. 1084-1100.

110. Waters M.R., Stafford T.W.Jr., McDonald G.H., Gustafson C., Rasmussen M., Cappellini E., Olsen J.V., Szklarczyk D., Juhl Jensen L., Gilbert M.T.P. et al. Pre-Clovis Mastodon Hunting 13,800 Years Ago at

the Manis Site, Washington // Science. - 2011. - V. 334 (6054). - P. 351353.

111. Zuckerkandl E., Pauling L.B. Molecular disease, evolution, and genetic heterogeneity // Horizons in Biochemistry. - Academic Press, New York, 1962. - P. 189-225.

Приложение 1. ЛВМ1ХТиЯЕ-диаграмма 48 мировых популяций при К от 2 до 20.

Приложение 2. Совокупная выборка полных последовательностей мтДНК,

принадлежащих к гаплогруппам, обнаруженным на территории Берингии.

# Гаплогруппа Этнос/ Культура Место рождения GenBank Ю Индивидуальные мутации1

1 Д2а Чукча Н/д Еи007838.1 7775, 12170,16192

2 Д2а Чукча Провидения ^874355.1 7775

3 Д2а Эскимос Имтук KF874343.1 -

4 Д2а Эскимос Новое Чаплино KF874337.1 -

5 Д2а Эскимос Наукан Лаврентия Еи482351.1 -

6 Д2а Чукча Анадырь EF153808.1 -

7 Д2а Чукча Янранай ^874330.1 -

8 Д2а Инуит Н/д Еи007844.1 -

9 Д2а Н/д Аляска КС710999.1 -

10 Д2а Чукча Колымское Еи482342.1 6018, 16176

11 Д2а Чукча Анадырь EF153803.1 11914

12 Д2а Чукча Курупка ^874341.1 11914

13 Д2а Чукча Сиреники KF874342.1 11914

14 Д2а Чукча Новое Чаплино KF874332.1 12397

15 Д2а Чукча Колымское Еи482343.1 14162

16 Д2а Чукча Рыткучи KF874329.1 14162

17 Д2а Чукча Рыткучи ^874328.1 7633

18 Д2а Инуит Аммассалик Еи725618.1 7633

19 Д2а Инуит Аммассалик Еи725619.1 7633

20 Д2а Инуит Н/д Еи007843.1 14560

21 Д2а Инуит Н/д Еи007845.1 14560

22 Д2а Эскимос Новое Чаплино ^874333.1 14560

23 Д2а Эскимос Новое Чаплино KF874335.1 14560

24 Д2а Эскимос Новое Чаплино KF874336.1 14560

25 Д2а Чукча Новое Чаплино KF874340.1 11800, 14560

26 Д2а Эскимос Новое Чаплино KF874334.1 3338, 14560

27 Д2а Эскимос Новое Чаплино ^874338.1 3338, 14560

28 Д2а Эскимос Новое Чаплино KF874339.1 3338, 14560

29 Д2а Догриб С.-В. Канада КС711008.1 8613

30 Д2а1 Селькуп Н/д Еи095547.1 -

31 Д2а1 Инуит Н/д Еи007884.1 8520

# Гаплогруппа Этнос/ Культура Место рождения GenBankID Индивидуальные мутации1

32 A2a2 Эскмос Н/д EU095540.1 16192

33 A2a2 Инуит Н/д EU007847.1 16192

34 A2a2 Эскимос Наукан Лаврентия EU482352.1 16192

35 A2a2 Чукча Рыткучи EU482338.1 16192

36 A2a2 Чукча Айон KF874344.1 16192

37 A2a2 Эскимос Наукан Наукан KF874345.1 6071,9068

38 A2a2 Эскимос Наукан Лаврентия EU482349.1 6071,9068

39 A2a3 Эскимос Наукан Большой Диомид EU482355.1 -

40 A2a3 Инуит Н/д EU007886.1 -

41 A2a3 Инуит Аммассалик EU725616.1 -

42 A2a3 Инуит Гренландия KC711000.1 -

43 A2a3 Инуит Аммассалик EU725611.1 2857, 3395, 16207

44 A2a3 Чукча Янранай KF874331.1 16362

45 A2a3 Чукча Колымское EU482344.1 16362

46 A2a3 Бирнирк Паипелгак A2_N792 -

47 A2a4 Н/д Нью-Мексико KC711001.1 -

48 A2a4 Н/д Нью-Мексико KC711002.1 -

49 A2a4 Н/д Аризона KC711003.1 -

50 A2a4 Н/д Нью-Мексико KC711004.1 -

51 A2a4 Н/д Чиуауа, Мексика KC711005.1 -

52 A2a4 Н/д Чиуауа, Мексика KC711006.1 -

53 A2a4 Навахо Аризона/Нь ю-Мексико KC711007.1 9673

54 A2a5 Апач Н/д EU095526.1 -

55 A2a5 Н/д Нью-Мексико KC711009.1 -

56 A2a5 Н/д Техас KC711010.1 -

57 A2a5 Н/д Калифорния KC711011.1 -

58 A2a5 Навахо Аризона KC711012.1 -

59 A2a5 Н/д Аризона KC711013.1 16189

60 A2a5 Н/д Калифорния KC711014.1 15664, 16189

61 A2a5 Н/д Аризона KC711015.1 15664,16189, 16191+C

62 A2a5 Навахо Нью-Мексико KC711016.1 15664,16189, 16191+C

63 A2a5 Кри Канада KC711017.1 7797, 15664, 16189

# Гаплогруппа Этнос/ Культура Место рождения GenBank Ю Индивидуальные мутации1

64 А2а5 Шушвап Канада КС711018.1 152

65 А2а5 Н/д Нью-Мексико КС711019.1 159

66 А2а5 Навахо Нью-Мексико КС711020.1 159

67 А2Ь Чукча Канчалан Еи482341.1 -

68 А2Ь Чукча Анадырь EF153809.1 -

69 А2Ь Чукча Н/д Еи095533.1 16527

70 А2Ь1 Эскимос Наукан Лаврентия Еи482350.1 -

71 А2Ь1 Эскимос Наукан Лаврентия Еи482353.1 -

72 А2Ь1 Чукча Новое Чаплино KF874347.1 -

73 А2Ь1 Чукча Новое Чаплино KF874348.1 -

74 А2Ь1 Чукча Сиреники KF874354.1 -

75 А2Ь1 Чукча Вайеги KF874352.1 -

76 А2Ь1 Чукча Анадырь EF153807.1 -

77 А2Ь1 Чукча Н/д Еи007837.1 -

78 А2Ь1 Чукча Н/д Еи007840.1 -

79 А2Ь1 Инуит Аммассалик Еи725607.1 -

80 А2Ь1 Инуит Аммассалик Еи725610.1 -

81 А2Ь1 Инуит Аммассалик Еи725612.1 -

82 А2Ь1 Инуит Аммассалик Еи725613.1 -

83 А2Ь1 Инуит Аммассалик Еи725615.1 -

84 А2Ь1 Инуит Аммассалик Еи725617.1 -

85 А2Ь1 Инуит Аммассалик Еи725620.1 -

86 А2Ь1 Инуит Аммассалик Еи725608.1 16212

87 А2Ь1 Инуит Аммассалик Еи725609.1 16212

88 А2Ь1 Инуит Аммассалик Еи725614.1 16212

89 А2Ь1 Чукча Походск Еи482347.1 8020, 10892Т, 16212

90 А2Ь1 Инуит Н/д Еи007885.1 1438, 8280

91 А2Ь1 Инуит Н/д Еи007889.1 7762,11164С

92 А2Ь1 Инуит Н/д Еи007888.1 9099

93 А2Ь1 Инуит Н/д Еи007887.1 10007

94 А2Ь1 Коряк Магаданский регион EF153827.1 225,16189

95 А2Ь1 Эскимос Сиреники KF874350.1 533, 547

96 А2Ь1 Эскимос Новое Чаплино KF874349.1 12651

97 А2Ь1 Эскимос Новое Чаплино Еи482358.1 10609, 16129

98 А2Ь1 Чукча Н/д Еи007894.1 228, 10609

# Гаплогруппа Этнос/ Культура Место рождения GenBank Ю Индивидуальные мутации1

99 Д2Ь1 Чукча Н/д AF346971.1 228, 10609, 15731

100 Д2Ь1 Чукча Лорино KF874353.1 16129

101 Д2Ь1 Чукча Анадырь EF153806.1 4991, 1638^

102 Д2Ь1 Чукча Айон KF874346.1 709

103 Д2Ь1 Чукча Колымское Еи482345.1 709

104 Д2Ь1 Чукча Колымское Еи482346.1 709, 7130

105 Д2Ь1 Чукча Уэлен KF874351.1 8857,16176

106 Д2Ь1 Инуит Н/д Еи007842.1 8857, 16176

107 Д2Ь1 Чукча Н/д Еи007836.1 3308, 8857, 16176

108 Д2Ь1 Туле Мыс Ирменгер KДL12452 4710, 10439Д,12640

109 С4Ь2 Эскимос Сиреники KF874360.1 -

110 С4Ь2 Чукча Колымское Еи482333.1 8632

111 С5а2 Чукча Айон KF874356.1 345,16189, 16299

112 С5а2 Чукча Янранай KF874358.1 4892,14845, 16189, 16309

113 С5а2 Чукча Янранай KF874359.1 4892,14845, 16189, 16309

114 С5а2 Коряк Рыткучи KF874357.1 4892,14845, 16189, 16309

115 С5а2 Чукча Сиреники KF874361.1 12351,16189

116 D2a Тлингит Командорск ие острова Еи660548.1 -

117 D2a Тлингит Командорск ие острова Еи660549.1 -

118 D2a Тлингит Командорск ие острова Еи660550.1 -

119 D2a Тлингит Командорск ие острова Еи660536.1 16092

120 D2a Тлингит Командорск ие острова Еи482334.1 16092

121 D2a Поздний Дорсет Саатут XIV-H-1262 185, 8610

122 D2a1 Саккак Гренландия Еи725621.1 11234dC,14226, 16092

123 D2a1 Средний Дорсет Буканан NiNg_I_Д62 11176, 14530, 16271

124 D2a1 Средний Дорсет Энгли MДRC14912 152, 525, 7424, 11176, 16092, 16271

125 D2a1 Средний Дорсет Пещера Гаргамель MДRC4812 152, 525, 7424, 10050Т, 10070, 11176, 16092, 16129, 16271

126 D2a1a Алеут Командорск ие острова ^874362.1 -

127 D2a1a Алеут Командорск ие острова KF874363.1 -

128 D2a1a Алеут Командорск ие острова KF874364.1 -

129 D2a1a Алеут Командорск KF874365.1 -

# Гаплогруппа Этнос/ Культура Место рождения GenBank Ю Индивидуальные мутации1

ие острова

130 D2a1a Алеут Командорск ие острова ^874366.1 -

131 D2a1a Алеут Командорск ие острова Еи660538.1 -

132 D2a1a Алеут Командорск ие острова Еи660539.1 -

133 D2a1a Алеут Командорск ие острова Еи660540.1 -

134 D2a1a Алеут Командорск ие острова Еи660541.1 -

135 D2a1a Алеут Командорск ие острова Еи660558.1 -

136 D2a1a Алеут Командорск ие острова Еи660559.1 -

137 D2a1a Алеут Командорск ие острова Еи660560.1 -

138 D2a1a Алеут Командорск ие острова Еи660561.1 -

139 D2a1a Алеут Командорск ие острова Еи660562.1 -

140 D2a1a Алеут Командорск ие острова Еи660563.1 -

141 D2a1a Алеут Командорск ие острова Еи660564.1 -

142 D2a1a Алеут Командорск ие острова Еи660565.1 -

143 D2a1a Алеут Командорск ие острова Еи660566.1 -

144 D2a1a Алеут Командорск ие острова Еи660567.1 -

145 D2a1a Алеут Командорск ие острова Еи660568.1 -

146 D2a1a Алеут Командорск ие острова Еи660569.1 -

147 D2a1a Алеут Командорск ие острова Еи660542.1 11062

148 D2a1a Алеут Командорск ие острова Еи660543.1 11062

149 D2a1a Алеут Командорск ие острова Еи660544.1 11062

150 D2a1a Алеут Командорск ие острова Еи660545.1 8460

151 D2a1a Алеут Командорск Еи660546.1 5081

# Гаплогруппа Этнос/ Культура Место рождения GenBankID Индивидуальные мутации1

ие острова

152 D2a1a Алеут Командорск ие острова EU660547.1 10695,11113

153 D2a1a Алеут Командорск ие острова EU660570.1 6554, 8639, 16311

154 D2a1a Алеут Командорск ие острова EU660571.1 6554, 8639, 16311

155 D2a1a Алеут Командорск ие острова EU660572.1 6554, 8639, 16311

156 D2a1a Алеут Командорск ие острова EU660573.1 6554, 8639, 16311

157 D2a1b Эскимос Сиреники EU660553.1 -

158 D2a1b Эскимос Сиреники EU660554.1 -

159 D2a1b Эскимос Сиреники EU660555.1 -

160 D2a1b Эскимос Сиреники KF874369.1 7403

161 D2a1b Сибирский эскимос Н/д AF347010.1 7403

162 D2a1b Эскимос Сиреники EU660556.1 7403

163 D2a1b Эскимос Сиреники KF874368.1 7403

164 D2a1b Эскимос Сиреники EU660557.1 795, 8895, 16294

165 D2a1b Эскимос Провидения KF874367.1 10381

166 D2a2 Эскимос Сиреники EU660551.1 -

167 D2a2 Эскимос Чаплино EU482357.1 -

168 D2a2 Эскимос Сиреники KF874373.1 -

169 D2a2 Чукча Янранай EU482339.1 -

170 D2a2 Чукча Янранай EU482340.1 -

171 D2a2 Чукча Анадырь EF153804.1 -

172 D2a2 Чукча Н/д EU095534.1 -

173 D2a2 Чукча Айон KF874370.1 -

174 D2a2 Чукча Янранай KF874371.1 -

175 D2a2 Эскимос Сиреники EU660552.1 16111

176 D2a2 Эскимос Н/д EU095539.1 5147

177 D2a2 Чукча Н/д EU007835.1 5436, 11065

178 D2a2 Чукча Янракыннот KF874372.1 5436, 11065

179 D3 Юкагир Янранай KF874379.1 -

180 D4b1a2 Юкагир Походск EU482305.1 3397, 6842, 7581, 12957, 13759, 13815, 15326, 16320

181 D4b1a2a1 Тубалар Усть-Пыжа, Алтай EU482376.1 14305,15448A, 16093, 16172, 16215

182 D4b1a2a1 Тубалар Уймень, Алтай FJ493501.1 14305, 15448A,16093,16172, 16215

183 D4b1a2a1 Инуит Каанаак Lopopolo-873 11383, 14122, 16093

184 D4b1a2a1 Инуит Сисимиут Lopopolo- 11383, 14122, 16093

# Гаплогруппа Этнос/ Культура Место рождения GenBankID Индивидуальные мутации1

1043

185 D4b1a2a1 Инуит Упернавик Lopopolo-1313 11383, 14122, 16093

186 D4b1a2a1 Инуит Н/д Еи007895 11383, 14122, 16093

187 D4b1a2a1 Туле Садлермиут XIV-C-7482 11383, 14122, 16093

188 D4b1a2a1 Чукча Айон KF874374.1 11383, 11914, 14122С,16093

189 D4b1a2a1 Чукча Янранай ^874375.1 11383, 11914, 14122С,16093

190 D4b1a2a1 Чукча Марково GQ376202.1 650, 7076, 11383, 14122С, 15172, 16093, 16172, 16255

191 D4b1a2a1 Чукча Походск Еи482348.1 183С,650,11383, 14122С,15172, 16093, 16234,16255

192 D4b1a2a1 Эскимос Наукан Наукан KF874376.1 11383, 14122С,15370, 16093

193 D4b1a2a1 Эскимос Наукан Наукан KF874377.1 11383, 14122С,15370, 16093

194 D4b1a2a1 Эскимос Наукан Наукан ^874378.1 11383, 14122С,15370, 16093

195 D4b1a2a1 Эскимос Наукан Лаврентия Еи482356.1 11383, 14122С,15370, 16093

196 D4b1a2a1 Эскимос Наукан Наукан Еи482354.1 4841,11383, 11617, 14122С,16093, 16150

197 D4b1a2a1 Бурят Южная Сибирь FJ951490.1 183, 7762, 16129

198 D4b1a2a1 Баргут Внутренняя Монголия FJ951511.1 183, 7762, 16129

199 D4b1a2a1 Баргут Внутренняя Монголия FJ951545.1 183, 7762, 16129

200 D4b1a2a1 Н/д Россия FJ951603.1 183, 7762, 16129

201 D4b1a2a1 Н/д Россия GU123043.1 8945, 16129

202 D4b1a2a2 Тувинец Бай-Тал, Тыва Еи482385.1 14207

203 D4b1a2a2 Алтай-кижи Южная Сибирь FJ951446.1 14207

204 D4b1a2a2 Бурят Южная Сибирь FJ951487.1 14798

Новые последовательности мтДНК (п=52) и последовательности, полученные в предыдущих исследованиях сотрудников лаборатории молекулярной генетики человека [БегЬепеуа е! а1., 2002; Уо1оёко е! а1., 2008; Бикегшк е! а1., 2012] выделены серым цветом.

1. Специфичные мутации гаплогрупп не указаны. Возвратные мутации отмечены подчеркиванием.

2. Образцы №46, 108, 121-125 и 187 взяты из European Nucleotide Archive; номер проекта PRJEB6516 [Raghavan et al., 2014].

3. Образцы №183-185 взяты из приложения №2 к статье [Lopopolo et al., 2016].

Приложение 3. Филогенетическое древо гаплогруппы А2а. Синими и зелёными числами указан возраст соотвествующих гаплогрупп (М1- и р-статистика; в тысячах лет).

Приложение 4. Филогенетическое древо гаплогруппы Л2b. Синими и зелёными числами указан возраст соотвествующих гаплогрупп (Ш- и р-статистика; в тысячах лет).

Приложение 5. Фрагмент филогенетического древа гаплогруппы 1)4. Синими и зелёными числами указан возраст соотвествующих гаплогруп (М1- и р-статистика; в тысячах лет).