Моисеев В.Г., Хартанович В.И. Моисеев В.Г., Хартанович В.И.

Палеоантропология и палеогенетика: Палеоантропология и палеогенетика: научные результаты и перспективы научные результаты и перспективы

изучения коллекций МАЭ РАНизучения коллекций МАЭ РАН

Естественнонаучные методы Естественнонаучные методы анализаанализа

В последние десятилетия интенсивно В последние десятилетия интенсивно развиваются естественнонаучные методы развиваются естественнонаучные методы анализа палеоантропологических анализа палеоантропологических материалов:материалов:- геометрическая морфометрия, - геометрическая морфометрия, - 3- 3D D сканирование, создание многомерных сканирование, создание многомерных

цифровых копий, цифровых копий, - микрофокусная рентгенография,- микрофокусная рентгенография,- компьютерная томография- компьютерная томография..

Естественнонаучные методы Естественнонаучные методы анализаанализа

Часть таких методов связана с Часть таких методов связана с невосполнимой утратой костных тканей невосполнимой утратой костных тканей (деструктивные методы).(деструктивные методы).

Деструктивные методы анализа Деструктивные методы анализа костных материаловкостных материалов

Абсолютные датировки С 14. Абсолютные датировки С 14. 3 гр.3 гр. - - 400 гр.400 гр. Микроэлементный анализ – реконструкция Микроэлементный анализ – реконструкция

систем питания. систем питания. 3 – 10 гр.3 – 10 гр. Изотопный анализ – реконструкция систем Изотопный анализ – реконструкция систем

питания; установление региона формирования питания; установление региона формирования скелетных тканей в детстве. скелетных тканей в детстве. 3 – 10 гр.3 – 10 гр.

ПалеогенетикаПалеогенетика Палеогенетика, область исследований, находящаяся на стыке археологии, Палеогенетика, область исследований, находящаяся на стыке археологии,

антропологии и молекулярной генетики.антропологии и молекулярной генетики. Занимается генетическими исследованиями древней ДНК, содержащейся в Занимается генетическими исследованиями древней ДНК, содержащейся в

биологических останках и ископаемых организмах. биологических останках и ископаемых организмах. Объектами палеогенетики человека являются останки организма человека и Объектами палеогенетики человека являются останки организма человека и

других гоминид. других гоминид. Палеогенетическое исследование древнего индивида включает в себя:Палеогенетическое исследование древнего индивида включает в себя:

- филогенетический (установление родственных/эволюционных связей между - филогенетический (установление родственных/эволюционных связей между организмами) организмами) - и филогеографический анализ (установление путей географического - и филогеографический анализ (установление путей географического распространения популяций); распространения популяций); -анализ маркеров половой принадлежности, -анализ маркеров половой принадлежности, -поиск маркеров генетической предрасположенности к заболеваниям. -поиск маркеров генетической предрасположенности к заболеваниям.

Методы палеогенетики позволяют решать вопросы генетической Методы палеогенетики позволяют решать вопросы генетической истории групп населения, характера их взаимоотношений друг с другом и с истории групп населения, характера их взаимоотношений друг с другом и с современными популяциями, производить реконструкцию половой, современными популяциями, производить реконструкцию половой, семейной и социальной структуры древних сообществ человека.  семейной и социальной структуры древних сообществ человека. 

ПалеогенетикаПалеогенетика Первая древняя ДНК возрастом около 140 лет была выделена Первая древняя ДНК возрастом около 140 лет была выделена

из музейного экспоната – вымершей полулошади-полузебры из музейного экспоната – вымершей полулошади-полузебры квагги, а уже в следующем году появились первые результаты квагги, а уже в следующем году появились первые результаты анализа ДНК из древних останков человека – египетской анализа ДНК из древних останков человека – египетской мумии возрастом около 2,4 тыс. лет (Higuchi et al., 1984; Pääbo, мумии возрастом около 2,4 тыс. лет (Higuchi et al., 1984; Pääbo, 1985 1985

Появление во второй половине 1980-х гг. нового, более Появление во второй половине 1980-х гг. нового, более эффективного метода анализа ДНК – полимеразной цепной эффективного метода анализа ДНК – полимеразной цепной реакции (ПЦР), благодаря которой стало возможно получать реакции (ПЦР), благодаря которой стало возможно получать практически неограниченное число копий целевого фрагмента практически неограниченное число копий целевого фрагмента ДНК даже при его чрезвычайно низкой концентрации, - ДНК даже при его чрезвычайно низкой концентрации, - вызвало настоящий «палеогенетический» бум. вызвало настоящий «палеогенетический» бум.

Древнюю ДНК начали выделять из ископаемых останков Древнюю ДНК начали выделять из ископаемых останков самого разного возраста, от сотен до миллионов лет, используя самого разного возраста, от сотен до миллионов лет, используя образцы от самых разных организмов, от микроорганизмов до образцы от самых разных организмов, от микроорганизмов до человека. человека.

ПалеогенетикаПалеогенетика Комплексные исследования в областях Комплексные исследования в областях

молекулярной генетики, археологии, физической молекулярной генетики, археологии, физической антропологии и лингвистики объективизируют антропологии и лингвистики объективизируют реконструкции антропогенетических и реконструкции антропогенетических и этногенетических процессов – происхождение этногенетических процессов – происхождение человека современного анатомического типа,человека современного анатомического типа, изучение истории формирования населения того или изучение истории формирования населения того или иного региона, процессов миграции и смешивания иного региона, процессов миграции и смешивания древнего населения, их этнокультурное древнего населения, их этнокультурное взаимодействие. взаимодействие.

ПалеогенетикаПалеогенетика Наука палеогенетика еще находится на этапе развития, переходя от Наука палеогенетика еще находится на этапе развития, переходя от

первичного накопления материала к его классификации и первичного накопления материала к его классификации и осмыслению. осмыслению.

Огромным плюсом является наличие больших массивов Огромным плюсом является наличие больших массивов археологических и антропологических данных, накопленных за археологических и антропологических данных, накопленных за предыдущие десятилетия и столетия, на которые она может сегодня предыдущие десятилетия и столетия, на которые она может сегодня опереться. опереться.

Минусом – проблема, характерная для генетики в целом, а именно – Минусом – проблема, характерная для генетики в целом, а именно – трудность в выделении четких генетических маркеров, связанных с трудность в выделении четких генетических маркеров, связанных с определенными фенотипическими характеристиками, спецификой определенными фенотипическими характеристиками, спецификой различных популяций современного и особенно древнего населения. различных популяций современного и особенно древнего населения.

К сожалению, генетики за последние десять лет не слишком К сожалению, генетики за последние десять лет не слишком продвинулись в понимании генетического кодирования признаков, продвинулись в понимании генетического кодирования признаков, особенно сложных, и даже в случае определения цвета волос, кожи и особенно сложных, и даже в случае определения цвета волос, кожи и глаз древних людей мы можем говорить лишь о вероятности глаз древних людей мы можем говорить лишь о вероятности

Первый совместный проект МАЭ РАН, Первый совместный проект МАЭ РАН, Центра древней ДНК (Австралия), Центра древней ДНК (Австралия),

Медико-генетический научный центр Медико-генетический научный центр РАМН. Митохондриальная ДНК. РАМН. Митохондриальная ДНК. 20082008 г. г.

БОО

ЮОО

около 800 км

Публикация, Публикация, 20132013 г. г.

ANCIENT DNA REVEALS PREHISTORIC GENE-FLOW FROM SIBERIA IN THE COMPLEX HUMAN POPULATION HISTORY OF NORTH EAST EUROPE

Der Sarkissian C., Cooper A., Haak W., Balanovsky O., Der Sarkissian C., Cooper A., Haak W., Balanovsky O., Zaporozhchenko V., Balanovska E., Brandt G., Alt K.W., Zaporozhchenko V., Balanovska E., Brandt G., Alt K.W., Khartanovich V., Moiseyev V., Buzhilova A., Koshel S., Khartanovich V., Moiseyev V., Buzhilova A., Koshel S., Gronenborn D., Kolpakov E., Shumkin V.Gronenborn D., Kolpakov E., Shumkin V.PLoS Genetics. . 2013.2013. Т. 9. Т. 9. № 2. С. e1003296. . С. e1003296.

Публикация, данные 2016 Публикация, данные 2016 г.г.

Результаты анализа митохондриальной Результаты анализа митохондриальной ДНК древних и современных группДНК древних и современных групп

MITOCHONDRIAL GENOME SEQUENCING IN MESOLITHIC NORTH MITOCHONDRIAL GENOME SEQUENCING IN MESOLITHIC NORTH EAST EUROPE UNEARTHS A NEW SUB-CLADE WITHIN THE EAST EUROPE UNEARTHS A NEW SUB-CLADE WITHIN THE

BROADLY DISTRIBUTED HUMAN HAPLOGROUP C1BROADLY DISTRIBUTED HUMAN HAPLOGROUP C1

ВыводыВыводы Большой Олений Остров эпохи раннего металла и современные Большой Олений Остров эпохи раннего металла и современные

саамы : кардинальное различие их генофондов указывает, что саамы : кардинальное различие их генофондов указывает, что популяция эпохи раннего металла не оставила следов в популяция эпохи раннего металла не оставила следов в современном населении региона. современном населении региона.

Вырисовывается картина практически стопроцентного Вырисовывается картина практически стопроцентного замещения генофонда (полной смены населения) на этой замещения генофонда (полной смены населения) на этой территории.территории.

Можно заключить, что популяция эпохи раннего металла Можно заключить, что популяция эпохи раннего металла (Большой Олений остров) сформировалась в результате (Большой Олений остров) сформировалась в результате миграции из Сибири (вероятно, вдоль арктического побережья по миграции из Сибири (вероятно, вдоль арктического побережья по тундровой зоне). Впоследствии эта миграция из Сибири, тундровой зоне). Впоследствии эта миграция из Сибири, вероятно, угасла, не оставив значимого следа в современном вероятно, угасла, не оставив значимого следа в современном генофондегенофонде..

Выводы генетиков полностью согласуются с данными Выводы генетиков полностью согласуются с данными палеоантропологии.палеоантропологии.

Второй проект. Целевой проект МАЭ РАН и Второй проект. Целевой проект МАЭ РАН и Центра геогенетики университета г. Копенгаген Центра геогенетики университета г. Копенгаген

(Дания).(Дания).Верхнепалеолитический человек из Маркиной Верхнепалеолитический человек из Маркиной

Горы (Костёнки Горы (Костёнки XIV)XIV)

1954 г.1954 г.

А.Н.Рогачев , М. М.ГерасимовА.Н.Рогачев , М. М.Герасимов

ДатировкиДатировки Дата 2010 г. ~36200 - 38700 BP

(Oxford University Radiocarbon Accelerator Unit, ORAU )

Douka K., Higham T, Sinitsyn A. The influence of pretreatment chemistry on the radiocarbon dating of Campanian Ignimbrite-aged charcoal from Kostenki XIV (Russia). Quaternary Research, vol.73(3), 2010, pp.583-587

Исследования ДНКИсследования ДНК

Krause J., Briggs A.W., Kircher M., Maricic T., Zwyns N., Derevianko A. and Pääbo S. A complete mtDNA genome of an early modern human from Kostenki, Russia. Current Biology, vol. 20 (3), 2010, pp.231-236.

Сваанте Паабо. Pääbo S. Department of Genetics at the

Max Plank Institute for Evolution Anthropology in

Leipzig,

MtDNA haplogroup U2

Европа

Вторая попытка исследования ДНК.Вторая попытка исследования ДНК.Ядерная ДНКЯдерная ДНК

Начало 02.2014. Публикация 11.2014 Начало 02.2014. Публикация 11.2014

Эски Вереслев. Eske WillerslevCentre of GeoGenetics,

Copenhagen UniversitySeguin-Orlando A., Korneliussen T.S., Sikora1M., Malaspinas A., Manica A., Moltke I., Albrechtsen A., Ko A., Margaryan A., Moiseyev V., Goebel T., Westaway M., Lambert D., Khartanovich V., Wall J.D., Nigst P.N., Foley R.A., Lahr M.M., Nielsen R., Orlando L., Willerslev E. Genomic structure in Europeans dating back at least 36,200 years. Science, vol. 346 (6213), 2014, pp. 1113-1118.

Данные 2016 г.Данные 2016 г.

РезультатыРезультаты

K14

Основные результатыОсновные результаты

(1) Скелет мужской (Y-chromosome gaplogroup C-M130).

(2) И mtDNA и nuclear DNA показывают, что геном человека из Маркиной Горы «предковый по отношению ко все современным европейцам»

(3) Африканских или австралоидных маркеров в геноме не выявлено

Исследование Исследование популяций эпохи популяций эпохи

бронзыыбронзыы POPULATION GENOMICS OF BRONZE AGE EURASIA

Allentoft M.E., Sikora M., Rasmussen M., Stenderup J., Damgaard P.B., Schroeder H., Vinner L., Malaspinas A.S., Margaryan A., Orlando L., Willerslev E., Sjögren K.G., Pokutta D., Kristiansen K., Rasmussen S., Sicheritz-Pontén T., Brunak S., Ahlström T., Higham T., Chivall D. et al.Nature. 2015. Т. 522. № 7555. С. 167-172. 15 75 (Центр геогенетики, Копенгаген, Дания)

MASSIVE MIGRATION FROM THE STEPPE WAS A SOURCE FOR INDO-EUROPEAN LANGUAGES IN EUROPE

Haak W., Lazaridis I., Patterson N., Rohland N., Mallick S., Llamas B., Brandt G., Nordenfelt S., Harney E., Stewardson K., Fu Q., Mittnik A., Bánffy E., Economou Ch., Francken M., Friederich S., Pena R.G., Hallgren F., Khartanovich V., Khokhlov A. et al.Nature. 2015. Т. 522. № 7555. С. 207-211.

Гарвардский университет, Институт Макса Планка

POPULATION GENOMICS OF BRONZE AGE POPULATION GENOMICS OF BRONZE AGE EURASIAEURASIA

MASSIVE MIGRATION FROM THE STEPPEMASSIVE MIGRATION FROM THE STEPPE WAS A SOURCE WAS A SOURCE FOR INDO-EUROPEAN LANGUAGES IN EUROPEFOR INDO-EUROPEAN LANGUAGES IN EUROPE

РезультатыРезультаты Два больших международных исследовательских коллектива опубликовали

результаты анализа геномов 170 обитателей различных районов Евразии, живших от 8000 до 2000 лет назад.

Обе работы показали, что важнейшую роль в формировании генофонда современных европейцев сыграла произошедшая около 4500 лет назад массовая миграция кочевых скотоводов из Причерноморско-Каспийской степи («ямная культура») в Западную Европу, где потомки мигрантов сформировали «культуру шнуровой керамики», она же «культура боевых топоров».

С большой вероятностью древнее нашествие степняков непосредственно связано с распространением в Западной Европе индоевропейских языков.

Последующие миграции этих популяций в восточном направлении, по-видимому, объясняют происхождение синташтинской и афанасьевской культур, а также тохарских языков.

Исследование показало, что генофонд современных европейцев (как западных, так и восточных) складывается из трех частей, смешанных в разных пропорциях у разных народов: первая часть — от палеолитических европейских охотников-собирателей, вторая — от неолитических переселенцев с Ближнего Востока, вместе с которыми в Европу пришло сельское хозяйство, третья — от причерноморских степняков бронзового века.

Завершенные проектыЗавершенные проекты

Генетические особенности населения Севера-Запада России эпохи мезолита и палеометалла (могильники из Большого и Южного Оленьего острова). 2008 -2014гг. Научный партнер – Университет Аделаиды (Австралия). Публикации - 2 (PLOS)

Человек из Маркиной горы (Костёнки XIV) – 2015г.

Научные партнер - Центр Геогенетики Университета Копенгагена. Публикации 1 (Science).

Происхождение индоевропейцев (ямная, афанасьевская, андроновская, карасукская, окуневская, тагарская и др культуры). Научные партнеры -

а. Центр Геогенетики Университета Копенгагена. Б. Гарвардский университет.Публикации 3 (Nature, Cell).

Особенности сохранности ДНК в различных костных структурах – Университет Дублина. Публикации 1 (PLOS)

Продолжающиеся проектыПродолжающиеся проекты 1. Палеолитическое население Центра Русской равнины

(Елисеевичи, Костёнки 12, Костёнки 4, Рожок, Юдиново). Научные партнеры: Центр Геогенетики Университета г. Копенгаген.

2. Население Южной Сибири в эпоху бронзы и раннего железа, Происхождение индоевропейцев (ямная, афанасьевская, андроновская, карасукская, окуневская, тагарская и др культуры).Научные партнеры:а. Научные партнеры: Центр Геогенетики Университета г. Копенгаген б. Гарвардский университет.

3. Происхождение современного населения Сибири Научные партнеры: : Центр Геогенетики Университета г. Копенгаген

4. Роль викингов в популяционной структуре средневекового населения Севера-Запада России

Научные партнеры: : Центр Геогенетики Университета г. Копенгаген

Проекты в стадии подготовкиПроекты в стадии подготовки

Популяционная история Крыма от мезолита до наших дней (мезолитические могильника Мурзак Коба и Фатьма Коба, готская проблема, происхождение караимов и др.) – Научные партнеры: Центр Геогенетики Университета г. Копенгаген

Происхождение древнего и современного населения Поволжья и Приуралья. – Научные партнеры: Центр Геогенетики Университета г. Копенгаген

Медийные результатыМедийные результатыМАЭ РАНМАЭ РАН

Получено приглашение для участия в съемках научно-популярного фильма от студии «Clearwater Documentary»

Предыдущие работы можно посмотреть здесь (русскоязычная версия) https://www.youtube.com/watch?v=HkZivL4IiZ4

«Великая одиссея человечества: Зарождение»

Серия будет показана на телевидении многих стран, в том числе в Канаде, в США, в Германии и во Франции.

Перспективы сотрудничества. Перспективы сотрудничества. Место МАЭ РАН в международном Место МАЭ РАН в международном

разделении труда.разделении труда.Общая ситуация на международном Общая ситуация на международном

«рынке» разработок в области палеоДНК –«рынке» разработок в области палеоДНК – Ужесточение конкуренции лабораторий.

Постепенный переход от «сенсационных» и общих разработок на основании единичных

находок (палеолит, мезолит), к популяционным исследованиям материалов более поздних эпох.

Борьба лабораторий за палеоантропологические материалы («образцы»).

Археологический семинар, Тверь, 2016. Рекламная акция.Археологический семинар, Тверь, 2016. Рекламная акция.

Team: Team: University of University of

Helsinki:Helsinki: Päivi Onkamo, Elina Päivi Onkamo, Elina

Salmela, Jaana Salmela, Jaana Oikkonen, Sanni Oikkonen, Sanni Översti, Aripekka Översti, Aripekka

Junno, Kati Salo, Mika Junno, Kati Salo, Mika Lavento, Markku Lavento, Markku OinonenOinonen

University of Oulu:University of Oulu: Kerkko NordqvistKerkko Nordqvist Collaborators: Collaborators: University of Turku:University of Turku: Outi Vesakoski Outi Vesakoski

(linguistics), Jussi-(linguistics), Jussi-Pekka Taavitsainen Pekka Taavitsainen (archaeology) (archaeology)

University of Tubingen, University of Tubingen, Germany:Germany:

Verena Schuenemann, Verena Schuenemann, Kerttu MajanderKerttu Majander

Max Planck Institute, Max Planck Institute, Jena:Jena:

Johannes Krause, Alissa Johannes Krause, Alissa Mittnik Mittnik

Опыт сотрудничества.Опыт сотрудничества.Основные проблемы.Основные проблемы.

Не сообщение о результатах работ.Не сообщение о результатах работ. Нет ссылок на принадлежность материалов.Нет ссылок на принадлежность материалов.

(Неправильные ссылки на принадлежность (Неправильные ссылки на принадлежность материалов).материалов).

Неправильная археологическая атрибуция Неправильная археологическая атрибуция материалов.материалов.

Отсутствие ссылок на предшествующие работы Отсутствие ссылок на предшествующие работы российских авторов – археологов, антропологов.российских авторов – археологов, антропологов.

Center of GeogeneticsCenter of Geogenetics University of Copenhagen

Eske Willerslev Г.А.Хлопачев

В.Г. Моисеев

Процесс изучения Процесс изучения костной ДНК.костной ДНК.

Техническая частьТехническая часть

Лаборатория забора и Лаборатория забора и подготовки образцовподготовки образцов

Оборудование для подготовки Оборудование для подготовки образцов к секвенированию образцов к секвенированию

Оборудование для Оборудование для глубокого глубокого

секвенированиясеквенирования

Костные структуры, из которых экстракция ДНК Костные структуры, из которых экстракция ДНК наиболее вероятна.наиболее вероятна.

Зубы с не разрушенными корнями

PETROUS BONE

Целесообразно созданиеЦелесообразно создание«Лаборатории забора и подготовки «Лаборатории забора и подготовки

образцов»образцов»

Зачем нужно создать лаборатория Зачем нужно создать лаборатория по забору и подготовки образцов по забору и подготовки образцов

на базе МАЭ РАНна базе МАЭ РАН Первый шаг для создания полноценной генетической

лаборатории в перспективе. Создание первой на территории России специализированной

базы образцов костных тканей. Возможно, с привлечением материалов из различных научных центров РФ.

Даст возможность профессиональной подготовки образцов из сложно доступных, но перспективных с сточки зрения сохранности ДНК костных структур (Petrous bone), зубы.

Обеспечит минимизацию невосполнимых утрат костных материалов (коронки зубов).

Обеспечит наилучшие условия для сохранения ДНК материалов (замедление процессов естественной деградации ДНК).

Позволит создать логистическую гибкость для транспортировки образцов. Решает проблему с транспортировке костного материала (генетика, датировки, стабильные изотопы).