Полная версия
Происхождение индоевропейцев. Историческое исследование с использованием сведений Y-хромосомной ДНК-генеалогии
Герман Трутнев
Происхождение индоевропейцев. Историческое исследование с использованием сведений Y-хромосомной ДНК-генеалогии
Введение.
Лично мне было очень интересно определить происхождение моих древних предков – индоевропейцев. После долгих исследований я нашел доказательства основных этапов истории формирования индоевропейцев и решил в популярной форме изложить в этой книге результаты исследований.
Под происхождением я понимаю обоснованные ответы на следующие вопросы:
1. В какой исторический период жила группа племён, говоривших на языке, который лингвисты назвали индоевропейским?
2. На какой территории жили древние индоевропейцы?
3. Какая история расселений древних индоевропейцев?
4. Какие племена участвовали в формировании индоевропейцев?
5. Где жили племена, говорившие на протоиндоевропейских языках?
По свойствам моего характера в теме происхождения индоевропейцев мне было интересно «докопаться до истины» и найти доказательства истории формирования индоевропейцев. Мне не интересно сочинять духоподъёмные исторические мифы и подменять ими реальную историю.
По теме происхождения индоевропейцев выполнено много археологических и лингвистических исследований. Я сопоставил эти исследования с материалами ДНК-генеалогии и древними индийскими преданиями, записанными в Махабхарате и Ведах. В результате получилась убедительная история формирования индоевропейцев.
Исследование получилось объемным и сложным. Очень сложно интересно, просто и доходчиво рассказать о доказательствах истории формирования индоевропейцев. При чтении необходимо учитывать разницу между описанием последовательности исторических событий и обоснованием доказательств этого описания.
Формирование индоевропейцев происходило через взаимодействие разных племён, которое происходило через войны, подчинение проигравших племён, геноцид, изгнание, переселения. По социальному содержанию все эти процессы аналогичны историческим событиям, описанным за последние 2 тысячи лет.
Историческое обоснование сложно изложить в развлекательной форме, но такое чтение развивает интеллект и логическое мышление. Мне было очень увлекательно распутать «клубок» археологических и лингвистических исследований о происхождении индоевропейцев. Для любителей интеллектуальных головоломок историческое исследование будет интереснее захватывающего детектива, это совершенно другой уровень.
В конце 20 века была разработана технология анализа генома человека. Геном человека – совокупность наследственного материала, заключенного в клетке человека. Человеческий геном состоит из 23 пар хромосом, находящихся в ядре (рис. 1), а также митохондриальной ДНК.
Рис. 1. Набор хромосом
В ходе выполнения проекта «Геном человека» в 1990-2003 годах была определена последовательность ДНК всех хромосом. В настоящее время эти данные активно используются по всему миру в биомедицинских исследованиях.
В составе 23 пар хромосом каждый родившийся мальчик получает от отца особую Y хромосому (рис. 2). У женщин Y хромосомы нет, поэтому мужская Y хромосома не смешивается с женскими хромосомами и наследуется только по отцовской линии (рис. 2). Генетики нашли в мужской Y хромосоме участки молекулы ДНК, в которых накапливаются безвредные мутации. Сын от отца наследует полный комплект древних мутаций. Исследователи научились систематизировать эти мутации, определять индивидуальный гаплотип (ДНК удостоверение) каждого мужчины и формировать разветвления гаплотипов. Таким образом, в мужской Y хромосоме находится объективный источник информации, который можно использовать в исторических исследованиях.
Рис. 2. Электронная фотография X и Y хромосом
Усилиями профессора А. А. Клесова с 2008 года появилось новое научное направление ДНК-генеалогия. Методология ДНК-генеалогии позволяет научно обосновано систематизировать гаплотипы по гаплогруппам, субкладам и снипам, рассчитывать время появления гаплогрупп, субкладов и снипов, а также рассчитывать время жизни общего предка для любой группы гаплотипов. Точность расчётов обычно составляет около 10-15%. Описание методологии ДНК-генеалогии, учебные материалы и результаты исследований выложены на сайте Российской Академии ДНК-генеалогии, http://dna-academy.ru/.
Разветвление гаплотипов от древних патриархов, живших более 200 тыс. лет назад, до каждого современного мужчины позволяет использовать эти сведения в исторических исследованиях. С III тыс. в мире стали преобладать патриархальные общества, в которых власть и социальные права передавались по мужской линии. Соответственно по мужской линии можно реконструировать историю племён, этносов и царств. По результатам исследований гаплотипы были разделены на 30 основных гаплогрупп (рис. 3), которые появились около 20 тысяч лет назад. Для каждой гаплогруппы и крупного субклада были составлены достаточно подробные разветвления гаплотипов, которые опубликованы в свободном доступе на сайтах YFull YTree и Eupedia.
Рис. 3. Разветвление гаплогрупп по шкале времени в тысячах лет назад
Выяснилось, что около половины русских мужчин обладают гаплогруппой R1a. Представители гаплогруппы R1a живут в Европе, Индии и Средней Азии. В результате исследований ДНК-генеалогии выяснилось, что гаплогруппа R1a является доминирующей у потомков славян, потомков древних племён бхарат, бхригу и древних индов.
По расчётам ДНК-генеалогии общий предок гаплогруппы R1a у славян, древних индов, бхарат и бхригу жил около 30 века до н.э., следовательно, до 30 века до н.э. индоевропейцы были небольшой группой племён, жившей на ограниченной территории, а с 28 века до н.э. началось расселение индоевропейцев по Европе и Азии. Разветвление субкладов гаплогруппы R1a является «путеводной нитью», по которой можно реконструировать историю индоевропейцев и их потомков славян и русин.
Методология применения результатов исследований ДНК-генеалогии в исторических реконструкциях в настоящее время находится в стадии становления. ДНК-генеалогия в комплексе с археологическими, лингвистическими и историческими исследованиями позволяет реконструировать древнюю историю отдельных родов и племён. Таким образом, мы можем проследить в какое время и на каких территориях жили предки многих современных народов.
Исследователи разработали методы определения гаплотипов из останков людей, живших сотни, тысячи и десятки тысяч лет назад. Но ДНК – это органическая молекула, и как всякая органика, подвержена микробной инфекции и последующему разложению. Любимым объектом палеогенетиков являются ископаемые зубы, в них микросверлом делается микрокерн, из него экстрагируется ДНК и подвергается анализу. При исследовании производится анализ разложившейся ДНК, которая из огромной молекулы превратилась в короткие фрагменты. Это как из отдельных полусгоревших страниц большого множества одинаковых книг после пожара в библиотеке восстановить всю книгу, или хотя бы отдельные главы. В некоторых случаях у останков древних захоронений удается определить гаплотип и, таким образом, получить прямое доказательство проживания представителей определённого ДНК-рода на территории определённой археологической культуры. В настоящее время определение ископаемых гаплотипов стоит очень дорого. В редких случаях удаётся определить достаточно полный гаплотип.
У многих народов сохранились предания о древней истории. В Повести временных лет изложено предание о происхождении славян от племени нориков и о расселении дунайских славян. В предании не содержится временных ориентиров, по которым можно определить время существования племени нориков и времени начала расселения дунайских славян.
Обычно в глубокой древности племена жили на одном месте несколько сотен лет, затем по демографическим, климатическим и военным причинам переселялись на новое место. В каждом племени жили представители определённых ДНК-родов или субкладов. При увеличении численности населения из племени выделялись группы молодежи, которые переселялись в другие регионы. В результате происходило разветвление ДНК-родов. Некоторые рода до настоящего времени постоянно живут на территориях, куда переселились их предки во V тыс. до н.э. (рис. 4). Благодаря этому, по расселению представителей отдельных ветвей общего ДНК-рода мы можем реконструировать маршруты переселений, исследуемого ДНК-рода. По методологии ДНК-генеалогии можно определить дату рождения общего предка для различных ветвей общего ДНК-рода. После сопоставления этих сведений с археологическими и лингвистическими исследованиями, можно определить археологическую культуру, территорию и время проживания племён с исследуемым ДНК-родом.
Рис. 4. Расселение доминирующих гаплогрупп
В иранской Авесте и индийских ведах и пуранах сохранились древние предания, по которым можно определить, где жили племена бхарат, бхригу, синдов и ариев в период IV – II тысячелетий до н.э. Археологи с периода X тыс. до н.э. достаточно подробно исследовали все археологические культуры Европы. Материалы ДНК-генеалогии формируют «путеводную нить», по которой можно проследить миграции предков славян, индов и других этносов через многочисленные европейские археологические культуры и таким образом связать результаты археологических исследований с содержанием древних преданий бхарат, бхригу, индов, ариев, греков, славян.
Ограниченность исторических источников порождает ограниченность возможностей по реконструкции истории. Историкам, как и всем остальным, ничего человеческое не чуждо, у историков есть свои авторитеты, группы единомышленников, бюрократические кланы. Вследствие естественного для людей деления на «своих и чужих» в исторической науке, как и в любой другой организации человеческой деятельности, возникают догмы и субъективные предпочтения. В исторической науке ситуация усугубляется отсутствием объективных признаков достоверности исследования.
В исторической науке невозможно повторить эксперимент, провести испытания и практикой проверить достоверность реконструкции исторических событий. Мы не можем сесть в «машину времени» слетать на 20 веков назад и спросить у «компетентного источника» как было на самом деле. В древности, так же как и в современной политике «ответственные лица» думали одно, говорили другое, а делали третье. Подобное поведение было характерно и для древних летописцев. В отличие от субъективных письменных источников разветвление субкладов различных ДНК-родов является объективной информацией, с помощью которой можно исследовать происхождение и переселения древних племён и народов.
ДНК-генеалогия наука очень молодая, ей меньше 20 лет. Каждый мужчина может определить свой гаплотип (ДНК удостоверение) и если его гаплотип относится к субкладам R1a, N1c1, I2а, I1, то в предлагаемой книге и последующих моих книгах он сможет найти историю племён, в которых жили его предки. В исследовании изложены обоснования отнесения основных ДНК-родов к определенным археологическим культурам и отдельным племенам. Методология сопоставления реконструкции переселений и расселений отдельных ДНК-родов и сведений по истории отдельных племён является новым инструментом изучения истории и позволяет исторически достоверно реконструировать многие этапы истории.
До 21 века историков в первую очередь интересовали войны, деятельность царей и другие ключевые исторические события, а также социальная организация общества в различные исторические периоды, развитие технологий, движущие силы политики в разные времена. После изучения ДНК человека у исторической науки появилась возможность реконструировать для каждого человека историю мужской линии предков на тысячи лет назад.
Рис. 5. Дерево субкладов гаплогруппы N. Расшифровка цветовой кодировки приведена в правой нижней части диаграммы. ISOGG – International Society of Genetic Genealogy, Big-Y – геномный проект, рассматривающий фрагменты Y-хромосомы общим размером 10 миллионов пар оснований, YFull – геномный проект, рассматривающий фрагменты Y-хромосомы общим размером 30 миллионов пар оснований (вся Y-хромосома – 58 миллионов пар оснований), HGDP – Human Genome Diversity Project. Источник – сетевые данные Jakko Väyrynen и G. Dunkel.
Мы все пользуемся сотовыми телефонами и компьютерами и не пытаемся вникнуть, как это все устроено. В случае с сотовым телефоном всё просто, практика – критерий истины. За последние 10 лет выполнено больше миллиона индивидуальных гаплотипов Y хромосомы, результаты исследований показали надежную повторяемость в десятках лабораториях во многих странах. Многочисленные сверки документально оформленных древних династий и гаплотипов их многочисленных потомков послужили основанием для расчётов скоростей мутаций и являются практическим подтверждением достоверности разветвлений ДНК-родов.
На рис 5 приведен пример генеалогического дерева гаплогруппы N. Если у мужчины определён субклад гаплогруппы N, то он может определить место своего ДНК-рода на этом генеалогическом дереве. Для реконструкции истории рода надо найти интересующую ветвь на дереве гаплогруппы, например Рюриковичи (Rurikids) со снипом Y4338 (ДНК-родом), и затем по ветвям и стволу можно посмотреть с какими ветвями (племенами) и в какое время образования снипов имели общих предков представители современных Рюриковичей обладающие снипом Y4338. По этим ветвям можно определить на территории какой археологической культуры, в какое время жили представители исследуемого субклада.
Для использования результатов исследований генетиков и специалистов ДНК-генеалогии достаточно иметь самые общие представления о мутациях в ДНК. Исследователи истории могут пользоваться таблицами и схемами разработанными специалистами на сайтах YFull YTree, Eupedia, Переформат и в других источниках, и не вникать в методологию ДНК-генеалогии. В качестве упрощения допустимо представить, что есть некий участок в Y хромосоме, в котором через определенное число рождений по законам теории вероятности появляются мутации. Некоторые мутации являются уникальными, они сохраняются всеми потомками на миллионы лет, такие мутации называются СНиПами. Некоторые мутации могут появиться и исчезнуть. В процессе чтения каждый читатель может разобраться в основных принципах применения результатов ДНК-генеалогии.
Далее можно перейти к чтению 1 главы. Для тех, кто хочет вникнуть в принципы ДНК-генеалогии предлагаются следующие пояснения. Повторю, человеческий геном состоит из 23 пар хромосом, находящихся в ядре, а также митохондриальной ДНК. В составе 23 пар хромосом каждый родившийся мальчик получает от отца особую Y хромосому. У женщин Y хромосомы нет, поэтому мужская Y хромосома не смешивается с женскими хромосомами и наследуется только по отцовской линии. Генетики нашли в Y хромосоме участки, в которых накапливаются безвредные мутации. Сын от отца наследует полный комплект древних мутаций. Исследователи научились систематизировать эти мутации и определять индивидуальный гаплотип каждого мужчины. По методике профессора А.А. Клёсова рассчитано среднее время возникновения отдельных мутаций. По числу мутаций между двумя индивидуальными гаплотипами можно определять число поколений до общего предка. Все исследованные гаплотипы в настоящее время систематизированы по гаплогруппам, субкладам и снипам. Каждый мужчина имеет индивидуальный набор мутаций, который называется гаплотипом (ДНК удостоверение).
По исследованиям профессора А.А. Клёсова общий предок у мужчин всех гаплогрупп жил около 300 тысяч лет назад, от него идут разветвления гаплогрупп, субкладов и снипов до каждого живущего на земле мужчины (рис. 3). У каждого человека по набору СНиП мутаций можно определить личный субклад, и по нему личное место на мировом родовом дереве. Такое ДНК – генеалогическое дерево получается очень большим, поэтому его разделяют на отдельные ветви по гаплогруппам и крупным субкладам. Названия субкладов организованы так, чтобы по ним можно было определить место ветви этого субклада на общем генеалогическом дереве.
Следует понимать, что в мутациях Y хромосомы не записаны имена людей, у которых возникла эта мутация, но через сопоставление этих мутаций у разных людей, определение места жительства и этнос предков этих людей с археологическими и историческими материалами мы можем восстановить историю племён и народов.
Исследователи выделили участки Y хромосомы, в которых возникают наследуемые комбинации мутаций. Мутации бывают двух типов одиночные и быстрые. Одиночные мутации SNP (Single Nucleotide Polymorphism, или в переводе «одиночные нуклеотидные вариации»). Снип (SNP) мутации очень стабильные, для ДНК генеалогии отбирают только такие, которые возникают один раз за всю историю человечества (два раза максимум). Снипы фактически помечают отдельные рода и племена, которые состоят из потомков одного общего древнего предка – патриарха рода.
Мутации второго типа – STR (Short Tandem Repeats, или «короткие тандемные повторы») – значительно более быстрые, и происходят в определенных участках, или локусах, или маркерах (это все синонимы) Y-хромосомы ДНК раз в несколько десятков или сотен поколений. Набор этих маркеров составляет гаплотип. Гаплотип – это по сути цепочка чисел, показывающих число повторов в определенных маркерах.
Гаплотипы ДНК выбирают так, чтобы в них таких маркеров было как можно больше (но все-таки чтобы оставаться в рамках практичности), и в ранних работах использовались 6-маркерные гаплотипы, затем 12-маркерные, 17- и 19-маркерные, затем 25- и 37-маркерные, а сейчас работа рутинно ведется с 67- и 111-маркерными гаплотипами. В 67-маркерных гаплотипах одна мутация происходит в среднем за 8 поколений, в 111-маркерных – за 5 поколений. С помощью нескольких гаплотипов можно рассчитать время жизни общего предка этой группы людей.
Расчеты по определению времени жизни общего предка, или времени образования снипа, оказались возможными, потому что уже показано и доказано, что мутации в маркерах происходят неупорядоченно, и к ним оказалось возможным применять правила и подходы химической кинетики, или биологической кинетики. Маркеры мутируют по законам кинетики первого порядка, других закономерностей пока не обнаружено. Это означает, что каждому маркеру свойственна определенная константа скорости мутации, и каждому гаплотипу (состоящему, как мы уже знаем, из набора маркеров) – тоже свойственна определенная средняя константа скорости мутации, равная сумме констант скоростей мутаций отдельных маркеров. Поэтому чем древнее общий предок популяции, тем больше мутаций накапливается в гаплотипах его потомков по сравнению с ним, тем больше поколений (и лет) отделяет современных потомков от их общего предка, и это число поколений (и лет) рассчитывается методами ДНК-генеалогии.
ДНК-генеалогия базируется на 13 правилах, которые изложены в Вестнике Академии ДНК-генеалогии, № 9, 2014 год [1]. Все номера Вестника Академии ДНК-генеалогии, а также лекции и учебные материалы в свободном доступе изложены на сайте Академии ДНК-генеалогии, http://dna-academy.ru/.
Название снипа (уникальной мутации) происходит от сокращения английского названия однонуклеотидного полиморфизма (ОНП, англ. Single nucleotide polymorphism, SNP, произносится как снип). Снип – «гаплогруппо-образующая мутация», практически необратима. Это приводит к появлению «метки», которая практически навсегда наследуется потомками. Именно поэтому каждый род (в понятиях ДНК-генеалогии) носит характерную метку и может быть надёжно и количественно отличим один от другого. Снипы обозначают индексами, например, М17 (это – «входная» мутация гаплогруппы R1a1), Р25 («входная» мутация в гаплогруппу R1b1), L21, то же самое S145 (мутация, определяющая субклад R-S145) и так далее. Первая буква снипа показывает, в каком научном коллективе снип идентифицирован: • М, лаборатория под руководством Peter Underhill, Stanford University (США);
• Р, лаборатория, руководимая Michael Hammer, University of Arizona (США);
• S, лаборатория, руководимая James F. Wilson, Edinburgh University (Шотландия);
• L, исследовательский центр под названием Family Tree DNA's Genomics Research Center под руководством Thomas Krahn (США).
• U, университет центральной Флориды (Lynn M. Sims и Jack Ballantyne) и университет Gonzaga (Dennis Garvey);
• V, университет La Sapienza, Rosaria Scozzari and Fulvio Cruciani (Рим, Италия);
• N, лаборатория биоинформатики, Институт биофизики КАН, Пекин (Китай).
Субклады это название группы гаплотипов образующих ветвь на родовом дереве гаплогрупп. Название субклада состоит из названия гаплогруппы и определяющего снипа, например: R1b>U106. Субклады (ДНК рода) обычно группируются так, что обычно в них входит несколько снипов. Поскольку субклады объединяют очень много людей, то получается, что в одном субкладе группируется несколько снипов. Разные лаборатории дают разные названия одинаковым снипам, например, субклад древних германцев называется R1b>S21/U106.
За историю человечества у каждого мужчины в Y хромосоме накопилось множество снипов. В настоящее время выявлено более 3 тысяч снипов. Снипы через совпадение наборов у разных людей образуют родовые ветви с общими предками при каждом разветвлении (рис. 6). Следует представлять, что в древности из нескольких десятков миллионов мужчин живших одновременно в Европе в I тыс. до н.э. до наших дней дожили потомки только нескольких тысяч патриархов, остальные рода мужской линии пресеклись (их мужское потомство не дожило до современности). Следует учитывать, что у каждого из 30 патриархов, живших в Европе в 1 веке до н.э., сохранилось более 5 миллионов современных потомков мужского рода. У менее 120 патриархов, живших в Европе в 1 веке до н.э., сохранилось более 1 миллиона современных потомков мужского рода. У нескольких тысяч патриархов, живших в Европе в 1 веке до н.э., сохранилось менее 1 тысячи современных потомков мужского рода.
Рис. 6. Дерево гаплогрупп, звездами отмечены гаплотипы ископаемых останков
Основным инструментом ДНК-генеалогии является расчет несовпадений числа аллели в маркерах. Маркер это определённый участок Y-хромосомы которому присвоено индивидуальное название. Каждый маркер имеет собственное название и указывает число быстрых мутаций. Например, для 6 маркерной записи гаплотип записывается как: 13-12-22-10-15-13. Каждая цифра соответствует стандартному маркеру, который также может называться локус, сегмент, участок Y-хромосомы (в контексте данного рассмотрения), выбранный для определения числа повторов нуклеотидов для целей ДНК-генеалогии. Число повторов нуклеотидов в локусе называют «аллель». Маркеры нумеруют и присваивают им индексы, например, DYS19, то есть «DNA Y Segment, локус номер 19». В этом конкретном локусе повторяется четвёрка (квадруплет) ТАГА, то есть тимин-аденин-гуанин-аденин, причём повторяется у разных людей от 11 до 19 раз подряд. Число повторов отражает количество быстрых мутаций в Y хромосоме и является индивидуальной характеристикой человека. При увеличении числа маркеров эта характеристика становится всё более индивидуальной.
В ранних научных исследованиях типировали (то есть определяли последовательности) от 5 до 9 маркеров, в современных – от 10 до 67 маркеров, в коммерческих работах обычно типируют от 12 до 111 маркеров (стандартные варианты – 12, 17, 25, 37, 43 и 67 маркеров). Базовый 25-маркерный гаплотип субклада U106, имеет следующий вид:
13 23 14 11 11 14 12 12 12 13 13 16 – 17 9 10 11 11 25 15 19 29 15 15 17 17
В каждом маркере возникают мутации, которые выражаются в изменении числа в маркере. У каждого человека свой индивидуальный набор аллелей в каждом маркере. Через сопоставление числа аллелей в маркерах, для одинаковых снипов можно рассчитать расчетное время жизни общего предка.
Гаплотип (ДНК удостоверение) записывается как набор маркеров с индивидуальным для каждого человека числом аллели в маркере и набор снипов. Название гаплотипа определяется по его месту на дереве гаплотипов, например: R1b1a2a1a. Для любителя истории вникать в содержание анализа с помощью маркеров необязательно. По тексту книги мы будем пользоваться результатами исследований без анализа маркеров. Таким образом, ДНК-генеалогия базируется на пяти основных понятиях: 1) родовое дерево гаплогрупп и субкладов, 2) гаплогруппа и субклад, 3) снип, 4) система маркеров и число аллели в маркере, 5) гаплотип или ДНК удостоверение.