Секвенированы древние геномы охотников-собирателей и скотоводов из Казахстана

Генетическая история доисторических охотников-собирателей Центральной Азии до сих пор оставалась фрагментарной из-за нехватки древних геномов, особенно для восточного Казахстана, где граничат между собой Евразийская степь и предгорья Алтая. Здесь в бронзовом веке проходили важнейшие пути миграций, по которым распространялись скотоводческие культуры. Однако более ранних геномов охотников-собирателей из этого региона было недостаточно для реконструкции тех социальных и демографических процессов, которые привели к возникновению скотоводческих обществ Внутренней Азии и последующему формированию кочевых империй.

Новое международное исследование анализирует останки, найденные в верховьях Иртыша, у подножия гор Кокентау. Археологический памятник Кокен включает в себя поселение и захоронения рядом с ним. В Кокене были найдены более 70 погребений скотоводов бронзового века, датированных около 1870–1400 гг. до н. э., однако люди обитали в этой местности еще с эпипалеолита (около 12 000 г. до н. э.); там есть наскальные изображения, вызывающие большой интерес ученых. Недавно во время раскопок в Кокене под остатками конструкций бронзового века и более поздних периодов были обнаружены останки людей раннего неолита. Почти полный скелет без черепа принадлежал одному человеку, возможно, подростку или юноше 20–25 лет, а найденный там же череп (точнее, продольная половина черепа) — другому, младше первого. По положению костей скелета можно предположить, что перед захоронением тело связали, притянув колени к груди.

Радиоуглеродное датирование костей скелета показало, что этот человек жил в шестом тысячелетии до нашей эры. Таким образом, было найдено самое древнее погребение человека на территории Казахстана.

В новой работе ученые секвенировали геномы 21 древнего человека из Кокена: двух этих охотников-собирателей раннего неолита (5477—5422 гг. до н.э.) и 19 скотоводов среднего и позднего бронзового века (около 1875–1407 гг. до н. э.).В исследовании участвовали авторы статьи о неолитической находке, а экстракция ДНК и подготовка библиотеки проводилась в Институте эволюционной антропологии Макса Планка (Германия). Из образцов неолитического черепа получили достаточно качественную ДНК: при секвенировании была достигнута глубина покрытия генома 29,8×.

Исследователи определяли генетический пол останков (соотношение покрытия половых хромосом и аутосом), а также гаплогруппы Y-хромосом у мужчин и митохондриальные гаплогруппы. Данные по однонуклеотидным полиморфизмам (SNP) использовали для определения возможных близкородственных связей с помощью анализа идентичных по происхождению фрагментов (IBD) и для оценки межпопуляционных связей методами главных компонент (PCA), f3 и f4-статистики и др. (Подробнее об этих подходах на PCR.NEWS.)

Анализ генома подтвердил, что оба неолитических человека были мужского пола. У них была общая Y-гаплогруппа (родство по мужской линии), но разные митохондриальные гаплогруппы. Паттерны фрагментов IBD указывали на близкое родство между этими молодыми людьми — они могли быть дядей и племянником или единокровными (но не двоюродными) братьями. В то же время при анализе методом PCA они оказались на существенном расстоянии друг от друга, то есть их генетические профили заметно различались. Следовательно, у них был общий предок по мужской линии, но в то же время другие их предки принадлежали к популяциям с разным происхождением. Это значит, что различные группы охотников-собирателей контактировали между собой и заключали браки. Возможно, останки родственников были намеренно захоронены вместе, даже если они умерли не одновременно (на такую возможность указывает разница в результатах радиоуглеродного датирования).

Полученные данные авторы сравнивали как с геномами древних народов, живших в сибирской лесостепной зоне, так и с современными людьми. Неолитические жители Кокена отличались от охотников-собирателей соседних регионов с берегов рек Тобола, Ишима и верховий Оби, но были сходны с более поздними неолитическими людьми, жившими на Иртыше. Охотники-собиратели Сибири и неолитические индивиды из Кокена находились на генетическом градиенте между древними северо-евразийскими популяциями (группа ANE; Таримская впадина в Синцзяне, Китай) и палеосибирскими популяциями (APS; находки из северной Сибири и нескольких локаций недалеко от озера Байкал).

Среди индивидов бронзового века оказались люди различных возрастов, как мужчины, так и женщины; близких родственников обнаружено не было. Генетическая картина со времен неолита изменилась: большинство из 19 кокенских скотоводов были генетически сходными с другими индивидами того периода, а именно с представителями андроновской культуры. Они демонстрирует гораздо большую близость с древними и современными западноевразийскими популяциями. Это подтверждает широкое распространение степных скотоводов, происходивших от популяций, связанных с синташтинской культурой, которая считается предшественницей андроновской культуры.

Две взрослые женщины находились вне основного кластера; одна демонстрировала повышенную долю компоненты, полученной от предков ANE (Тобол или Ишим); другая — восточноазиатский вклад, характерный для Оби и Енисея. Это говорит о событиях смешения пришлых скотоводов с обитавшими на путях их расселения местным популяциями; очевидно, было как минимум два независимых пути.

Дополнительный анализ показал, что эти события не были единичными. Хотя смешение между пришлыми и местными популяциями было незначительным, оно продолжалось на протяжении нескольких столетий, начиная примерно с 2500 г. до н. э., во время миграции скотоводов на восток. Датировки и генетические данные показывают, что взаимодействия между мигрантами и автохтонным населением происходили в разное время.

Многие захоронения бронзового века в Кокене были разграблены, так как они отмечались кольцом из камней или каменной оградой и были хорошо заметны. Известно, что целью грабителей могли быть черепа. И действительно, в одном из исследованных захоронений был найден череп, генетический профиль которого соответствовал скелету из другого погребения. «Реконструкция событий, приведших к перемещению черепов, дает некоторое представление о методах разграбления, которые осложняли археологические исследования в регионе», — отмечают авторы.

Таким образом, исследование принесло новые данные о генетической структуре популяций охотников-собирателей в центре Евразии, в частности, показало, как влияло на их генетические особенности расселение вдоль степных рек, где легче было добыть пищу. Появление скотоводства — одна из наиболее значимых трансформаций человеческого общества, и генетический анализ приносит ценную информацию об этом периоде, проливая свет на формирование культурных и биологических основ кочевых цивилизаций Евразийской степи.

Генетическая история европейских скифов