Байкал — генетическая история от палеолита до бронзового века и заселение Америки⁠⁠

Из предыдущих исследований известно, что район озера Байкал был заселен анатомически современными людьми начиная с верхнего палеолита и имеет богатые археологические данные. За последние 5 лет исследований древних геномов, было выявлено множество примесей и генетических изменений в этом регионе. Представитель позднепалеолитической стоянки Мальта, возрастом 24 тыс. лет, представляет популяцию, называемую как «древние северные евразийцы (ANE)», которая была широко распространена в Сибири во времена палеолита. При этом сами древние северные евразийцы, являются потомками древних северных сибиряков, представленных обитателями Янской стоянки с незначительным вкладом от ранней евразийской линии, родственной позднепалеолитическим охотникам-собирателям Кавказа. Однако распространение этих древних северных евразийцев способствовало появлению генетического профиля коренных американцев, а также многих современных популяций. А в период раннего неолита родословная связанная с древними северными евразийцами в Прибайкалье была в значительной степени заменена генофондом, относящимся к Северо-Восточной Азии, района пещеры Чёртовы Ворота (NEA), с частичным восстановлением древней североевразийской родословной (ANE) в начале бронзового века.

Сибирские популяции, также были предложены в качестве источника множества волн миграций, в результате которых была заселена Северная и Южная Америка. Первыми были популяции Берингии, сформировавшиеся 20-25 тыс. лет назад. Представительница реки Восходящего Солнца на Аляске (USR1), возрастом 11,5 тыс. лет, была частью одной из берингийских популяций, которая, по оценкам, отделилась от других коренных американцев примерно 23 тыс. лет назад. А за пределами Америки, наиболее близким к первым коренным американцам, до настоящего времени считался представитель стоянки Дуванный Яр — Колыма1, возрастом 9800 лет. Последующие миграции, связанные с палеоэскимосской родословной, представлены, человеком культуры саккак из Гренландии, возрастом 4 тыс. лет, предки которого, отделились от северо-восточных сибирских групп и мигрировали в арктическую Америку около 5-6 тыс. лет назад.

Также интересно, как менялись сибирские популяции во времена переход от неолита к бронзовому веку, потому как этот период примечателен сложными культурными и генетическими изменениями, в том числе и в Прибайкалье.

В новой работе были проанализированы геномы 19 древних людей из 10 археологических памятников района озера Байкал и более западных регионов.

Самый древний человек из исследования, возрастом 14050-13770 лет, представляет верхний палеолит, четыре человека, возрастом 7320-6500 лет, представляют ранний неолит, а 14 человек, возрастом 4830-3570 лет, поздний неолит и ранний бронзовый век.

Новые данные объединили с ранее опубликованными древними и современными геномами. Их анализ и выявил глубоко расходящиеся родословные, которые связывают верхнепалеолитических сибиряков с первыми народами Северной и Южной Америки, и более четко очерчивает сложный переход между популяциями неолита и раннего бронзового века в регионе. Помимо ДНК людей, был проанализирован геном бактерии чумной палочки, которая демонстрирует влияние популяций западноевразийских степей в Прибайкалье начала бронзового века.

Результаты

Структура популяций

На графике анализа главных компонент большая часть проанализированных людей расположилась на клине между древними северными евразийцами Мальты и Афонтовой Горы и популяциями Северо-Восточной Азии (NEA), представленными неолитическими охотниками-собирателями из приморской пещеры Чёртовы Ворота. А представитель верхнего палеолита из Усть-Кяхта Забайкалья расположен вблизи мезолитического представителя Дуванного Яра (Колыма1) и смещен в сторону первых американцев, по сравнению с другими образцами.

Почти все новые образцы группируются с ранее опубликованными группами тех же периодов из этого региона. Однако несколько образцов из группы позднего неолита и бронзового века более значительно отличаются от других. Два человека из Глазковского некрополя были смещены в сторону охотников-собирателей пещеры Чёртовы Ворота и раннего неолита Байкала. Но ещё больше отличался один из 6 представителей участка Качуг, он был значительно смещён в сторону представителей афанасьевской культуры и расположился близко к популяциям окуневской культуры, что предполагает степную примесь, учитывая ещё и то, что он был отклонён от клины между древними североевразийцами Мальты и популяциями Северо-Восточной Азии Чёртовых Ворот.

Также самый отдалённый к западу от Байкала человек из исследования, обнаруженный в конце XIX века у реки Базаиха на правом берегу Енисея в Красноярском крае, был значительно смещен в сторону древних северных евразийцев и расположился между представителями окуневской культуры и образцами Байкала.

Анализ примесей показал, что ранее опубликованные и новые образцы от раннего неолита до бронзового века, принадлежащие к основным байкальским группам, показали генетические профили, состоящие из смеси трех основных компонентов:

1. Древних северных евразийцев, как представители позднепалеолитической стоянки Мальта.

2. Северо-Восточных азиатов Чёртовых Ворот.

3. Центральносибирской родословной, связанной с нганасанами.

Анализ примесей показал схожий результат с анализом главных компонент.

Помимо этого, оценка степени гомозиготности у проанализированных людей Байкала, не показала признаков инбридинга, в отличие от представителя стоянки Дуванный Яр — Колыма1, что указывает на малочисленность популяции древних палеосибиряков.

Кроме того, анализ идентичности по происхождению (IBD) между людьми предполагает тесную связь между древними представителями Усть-Кяхты и Колымы, подтверждая анализы авторов, основанные на данных по всему геному. Анализ идентичности также показал, что описанные жители Прибайкалья имели генетическую близость друг с другом а также с более древними геномами Усть-Кяхты и Колымы.

Связи с неарктическими коренными американцами

Верхнепалеолитический обитатель Усть-Кяхты тесно связанный с более молодым жителем Дуванного яра, невзирая на расстояние около 3400 км продемонстрировал связь с первыми американцами из неарктических регионов и берингийскими популяциями реки Восходящего Солнца на Аляске. При этом оба древних образца включают около 30% происхождения связанного древними северными евразийцами Мальты и Афонтовой Горы.

Используя графическое моделирование, исследователи определили, что представители Усть-Кяхты и Колымы могут быть смоделированы как потомки двух независимых событий примеси между уже смешанными популяциями на линиях, ведущих к северо-восточным азиатам, представленных неолитическими охотниками-собирателями из пещеры Чёртовы Ворота и к коренным американцам, представленных на графике древними жителями реки Восходящего Солнца Аляски, Юго-Западного Онтарио Канады и острова Сан-Николас Калифорнии.

Помимо первой волны людей, мигрировавших в Америку, моделирование примесей позволяет предположить, что родословная, связанная с ранними американцами, была широко распространена в Сибири во времена верхнего палеолита, как минимум от Колымы до Байкала. А множественные генетические контакты людей несущих эту родословную, с популяциями Северо-Восточной Азии привели к образованию различных древнесибирских популяций с различным вкладом от древних северных евразийцев и северо-восточных азиатов.

Изменение генофонда в Прибайкалье между ранним неолитом и бронзовым веком

Популяции байкальского раннего неолита и бронзового века имеют высокую генетическую близость с популяциями Северо-Восточной Азии (NEA) и древними северными евразийцами (ANE). Расчётное время примеси, между которыми колебалось в пределах от 8000 до 5500 лет назад. И этот процесс не был быстрым.

Также результаты подтвердили предыдущий вывод о том, что дополнительный поток генов, связанный с древними северными евразийцами ответственен за генетический сдвиг между популяциями Байкала раннего неолита и бронзового века. В новом исследовании доля этого вклада оценивается от 14,3% в популяции раннего неолита до 22,7% в позднем неолите и бронзовом веке.

Модели количественной оценки доли родословной, связанной с древними северными евразийцами в популяциях Байкала, представителе культуры саккак и у нганасан показывают, что представитель Усть-Кяхты, лучше подходит в качестве источника древних северных евразийцев в популяциях Байкала неолита и бронзового века, чем образец Колыма 1, который лучше подходит на роль источника древних северных евразийцев в популяциях, связанных с культурой саккак Гренландии. Всё это указывает на то, что популяции байкальских охотников-собирателей и нганасан с большей вероятностью сформировались в центральной или южной Сибири, в то время как палеоэскимосская родословная могла возникнуть в Центральной или Северо-Восточной Сибири.

Миграции и примеси в популяции Прибайкалья бронзового века

Один из 6 представителей участка Качуг, возрастом 4142 - 3980 лет, который показал сродство к западноевразийским популяциям, может быть смоделирован как смесь между популяциями Байкала позднего неолита/бронзового века и множеством западных степных популяций бронзового века, при этом вклад предков из степи варьируется от 42% до 48%. Авторы работы полагают, что наиболее вероятным кандидатом для источника степной примеси является афанасьевская культура, связанная с миграцией представителей ямной культуры в Алтае-Саянский регион.

Также два человека раннего бронзового века из Глазково, демонстрируют более низкий уровень примеси древних северных евразийцев, около 10%, которые в модели представлены образцом Афонтова гора-3.

Помимо этого, эти два древних «глазковца» имели гаплогруппу Y-хромосомы C2b1, которая была преобладающей у ранненеолитических жителей Байкала, в то время как другие представители популяции позднего неолита/бронзового века имели исключительно гаплогруппу Q1a.

Это может указывать, либо на реликтовую популяцию сохранившую генетический профиль с раннего неолита, либо на мигрантов с большей долей древней североевразийской родословной. Последнее предположение частично подтверждается анализом соотношения стабильных изотопов стронция. У одного из вышеописанных глазковцев, это соотношение указывает на то, что как минимум до 7 лет этот человек жил за пределами Ангары, в отличие от десяти других представителей Прибайкалья этого периода. Основываясь на доступных данных, регион из которого этот человек мог прийти расположен, к югу или востоку от озера Байкал. Однако второй человек из Глазковского комплекса, несмотря на генетическое сходство с прибывшим в район Ангары человеком, либо там родился, либо прибыл туда до 7 лет, т.е. до формирования второго моляра. Также не стоит исключать и миграцию из мест со схожим изотопным соотношением.

Выявление бактерии чумной палочки (Yersinia pestis) в Южной Сибири

Это очень значимый раздел исследования, учитывая, что чумная палочка ранее не была известна из этого региона. А ДНК этой бактерии, была обнаружена у двух вышеописанных представителей раннего бронзового века из Глазковского некрополя с отличительной родословной. При этом, эта бактерия ещё не приобрела на тот момент способность передаваться через блох и вызывать более опасную бубонную чуму. Интересно, что филогения чумной палочки указывает на её генетическую связь с обнаруженной в регионе Балтийского моря у человека, связанного с культурой шнуровой керамики.

Однако у древних людей из Глазково не обнаружено степной примеси, невзирая на то, что они генетически выделялись на фоне других образцов. Но степная родословная, была в значительной мере обнаружена у человека участка Качуг. А учитывая, что распространение этой линии чумной палочки связывали с людьми со степной родословной, эти данные подтверждают контакты древних популяций степи и Прибайкалья.

Генетический вклад в окуневскую культуру

Представитель раннего бронзового века из района Базаихи к западу от Байкала, возрастом 4827 - 4588 лет, может быть смоделирован как двухсторонняя смесь популяций позднего неолита/бронзового века Прибайкалья и популяций с родословной как у представителей ботайской культуры, т.е. без степной примеси ямной.

Человек из Базаихи хорошо подходит на роль представителя популяции, которая в последствии смешалась с группами, связанными с афанасьевской культурой и образовала генетический профиль популяций окуневской культуры.

Итоги

Новые данные дополняют предыдущие исследования и демонстрируют, что в регионе озера Байкал происходили многочисленные изменения в генофонде, начиная с верхнего палеолита, в виде изменения пропорций предков, связанных с древними северными евразийцами и популяциями Северо-Восточной Азии. Генетический переход от раннего неолита к байкальским группам бронзового века может быть хорошо объяснен длительным смешением популяций связанных с этими линиями родословных с 8 до 6 тыс. лет назад.

А родословная, описанная у представителя позднепалеолитической стоянки Мальта, возрастом 24 тыс. лет, сохранялась в регионе до бронзового века, о чём свидетельствует и представитель Усть-Кяхты, возрастом 14 тыс. лет. При этом представитель Усть-Кяхты, лучше подходит в качестве источника для последующих байкальских популяций, чем житель Северо-Восточной Сибири — Колыма 1, который в свою очередь лучше подходит в качестве источника для палеоэскимоса Саккак.

Значимым результатом новой работы является и то, что исследователи задокументировали сильную генетическую связь между верхнепалеолитическими сибиряками Прибайкалья и неарктическими коренными американцами. Согласно демографическому моделированию, коренные американцы, южно-сибирский житель Усть-Кяхты и житель Северо-Восточной Сибири Колыма, были потомками, по крайней мере частично, одной и той же смешанной популяции, в состав которой входили родословные как древних северных евразийцев, так и популяций Северо-Восточной Азии.

Эта популяция, вероятно, была широко распространена в Сибири во время верхнего палеолита и имела частые генетические контакты с популяциями, связанными с северо-восточной Азией, что приводило к различным пропорциям предков в разных регионах и периодах. А учитывая более раннее отделение жителя Усть-Кяхты от линии, ведущей к коренным американцам, по сравнению с упомянутыми жителями Колымы и Аляски, можно поставить под сомнение предыдущие выводы о том, что большая часть генетических предков коренных американцев, происходит из Северо-Восточной Сибири.

Здесь также стоит отметить, что различные спекуляции, основанные на генетическом сходстве современных народов с коренными народами Америки, в контексте распространения схожей родословной на обширных территориях Сибири и времени заселения Америк, т.е. задолго до формирования известных народов выглядят, мягко говоря, неразумно.

В исследовании авторы также предоставили доказательства генетических контактов между Южной Сибирью и западной степью в раннем бронзовом веке, основываясь на данных ДНК человека и бактерии, что свидетельствует о высокой мобильности групп людей по всей Евразии.

При этом авторы работы отмечают, что нужны дополнительные данные, которые заполнили бы пробелы между верхнепалеолитическими группами Сибири и более молодыми популяциями.

Источник: He Yu, Maria A. Spyrou, Marina Karapetian et al. Paleolithic to Bronze Age Siberians Reveal Connections with First Americans and across Eurasia // Cell 181, 1–14, June 11, 2020 doi.org/10.1016/j.cell.2020.04.037