Частоты встречаемости аллелей STR-маркеров Y-хромосомы у калмыков

Введение

Калмыки — западно-монгольский народ, потомки ойратов — прибыли в пределы России в первой половине XVII в. За историю изучения этноса предпринимались многочисленные попытки его описания и классификации в части собственно истории, этнографии, культурологии, а в XX и начале XXI вв. — генетики (Джагрунов и др., 2023).

Вопросы этнической истории ойратских народов остаются до настоящего времени недостаточно исследованными. Сложный этнический состав, многоуровневая идентичность ойратских по происхождению групп определили необходимость решения целого ряда проблем, связанных с их генезисом. Сложение калмыцкого этноса происходило в обозримый исторический период из разных этнических групп ойратов, представлявших основные этнополитические объединения — торгутов, дербетов, хошутов (Бакаева, 2011). Вопросы этнического состава донских калмыков (бузава) рассматривались в работе П.Э. Алексеевой и А.Э. Борманджинова (1999). Тенденция выделения зюнгаров в отдельную субэтническую группу отмечается в работе С.В. Джагрунова и А.А. Булуктаева (2024).

Несмотря на то, что исследование генетического разнообразия Y-хромосомы было начато значительно позже, чем для других типов маркеров (аутосомных локусов и митохондриальной ДНК), на сегодняшний день получены данные по распределению основных гаплогрупп Y-хромосомы среди основных этнотерриториальных групп РФ (Пузырев и др., 2003). Однако для популяции калмыцкого народа, прошедшего долгий путь становления от долины Орхона и Саяно-Алтая до Южного Урала и Волго-Донского междуречья, отсутствует характеристика вариабельности аллелей STR-локусов Y-хромосомы, хотя ранее были получены данные генетической структуры калмыцкого народа по маркерам половых хромосом (Nasidze et al., 2005; Roewer et al., 2007; Malyarchuk et al., 2013), составлено филогенетическое древо Y-хромосомы (Balinova et al., 2019).

В рамках исследования генетического пула калмыков в лаборатории генетических исследований Калмыцкого научного центра РАН накоплен большой материал данных по STR локусам Y-хромосомы. Цель настоящего исследования — изучение распределения, разнообразия аллелей STR-маркеров Y-хромосомы, а также их сравнение на этническом и субэтническом уровнях у калмыков (дербеты, торгуты, бузавы, зюнгары и хошуты, т.е. все зафиксированные калмыцкие субэтносы).

Материал и методы исследования

Объектами исследования служили образцы ДНК 578 мужчин калмыков, из них 273 — дербеты, 166 — торгуты, 108 — бузавы, 19 — зюнгары и 6 — хошуты, 6 мужчин не смогли назвать свою субэтническую принадлежность и в настоящем исследовании не участвовали.

В качестве источника генетической информации использовались: венозная кровь, собранная в вакутейнеры (LabVac, Китай) и капиллярная кровь, отобранная на карты хранения ДНК (ООО «Биохран», г. Ростов-на-Дону). Образцы крови собраны в результате экспедиционных выездов по районам республики Калмыкия (Малодербетовский, Октябрьский, Кетченеровский, Юстинский, Целинный, Яшкульский, Ики-Бурульский, Черноземельский и Лаганский) и в г. Элисте в 2021 и 2024 гг. Также отметим, что в результате этнографического анкетирования практически от всех участников исследования были получены данные об их родовой идентичности, которые у калмыков достаточно строго привязаны к географическим локациям и доступны к изучению по опубликованным материалам (см. например, Митиров, 1998: С. 368–375), соответственно даже при заборе образца в г. Элиста авторы имеют возможность привязать его к заданной местности, в результате чего была охвачена практически вся территория исторического проживания калмыков на юге России.

Биологический материал собирался посредством сплошной выборки у индивидов, при заполнении этнографической анкеты идентифицировавших себя как калмыки с причислением к соответствующему субэтносу (и роду). В исследовании участвовали лица, хорошо знающие свою родословную и этническую (родовую) принадлежность, несвязанные кровным родством по мужской линии. У всех индивидов получено информированное согласие на добровольную сдачу крови, материал забирался медперсоналом в специализированных помещениях.

Все молекулярно-генетические исследования выполнены в лаборатории генетических исследований Калмыцкого научного центра РАН (г. Элиста).

Выделение ДНК из карт хранения проводили с использованием ионообменной смолы «Chelex 100» по протоколу:

В стерильную 1,5 мл микроцентрифужную пробирку помещали вырезку пятна крови площадью около 3 мм². В каждую пробирку к образцам вносили по 1 мл стерильной деионизированной воды. Пробирки перемешивали и инкубировали при комнатной температуре в течение 30 минут, затем кратко перемешивали на вортексе. Центрифугировали в течение 3 минут при 15000 об/мин. Супернатант удаляли, оставляя в пробирке около 30 мкл раствора вместе с предметом-носителем. В каждую пробирку добавляли по 190 мкл 5% взвеси смолы Chelex 100 и по 10 мкл протеиназы K (20 мг/мл). Пробы инкубировали при температуре +56^оС в течение 15–20 минут, далее перемешивали на вортексе 10 секунд. Выдерживали в термошейкере при температуре +99^оС в течение 8 минут. Центрифугировали в течение 3 минут при 15000 об/мин. Для постановки ПЦР использовали супернатант (Каюмов, Гимадутдинов, 2016; Корниенко, Харламов, 2012).

Выделение ДНК из цельной крови — методом фенол-хлороформной экстракции, руководствуясь инструкцией производителя (НПФ «АТГ-Биотех» г. Москва).

Количество выделенной ДНК регистрировали с использованием флуориметра Qubit 4 (Invitrogen, США). Типирование полиморфных STR-локусов ДНК проводили с помощью 25-локусной системы (локус DYF387S1 в исследовании не использовали) AmpFlSTR^® Yfiler^™ Plus PCR Amplification Kit (Applied Biosystems, США). Полученные электрофореграммы анализировали с использованием штатного программного обеспечения GeneMapper ID-X^® 1.5 (Applied Biosystems, США).

Вероятную принадлежность к той или иной гаплогруппе устанавливали с помощью онлайн предиктора (YHRD Y Haplogroup Prediction / NEVGEN Y Haplogroup), в приложении 1 представлены основные установленные гаплогруппы у исследуемых калмыков с показателями Probability и Fitness score. Частоты аллелей рассчитывали путем прямого подсчета с использованием пакета Microsoft Excel, показатели аллельного разнообразия (h) рассчитывали по формуле Нея и Таджима (Nei, Tajima, 1981). Для аллельной дифференциации исследуемых субэтносов рассчитывали значения P-value, с помощью метода χ2 с поправкой Йетца.

Результаты и их обсуждение

Концентрация выделенной ДНК варьирует от 6,58 до ˃60,00 нг/мкл (приложение 2), что соответствует требованиям использованной системы AmpFlSTR^® Yfiler Plus^™ PCR Amplification Kit (Applied Biosystems, США (не ниже 0,01 нг/мкл).

Для каждого исследованного STR-маркера Y-хромосомы рассчитаны частоты встречаемости аллелей. В приложении 3 представлена вариабельность аллелей у представителей дербетов, торгутов, бузавов, зюнгаров и хошутов по всем исследованным локусам системы Yfiler^™ Plus. Стоит отметить, что выборки зюнгаров и хошутов значительно меньше, чем дербетов, торгутов и бузавов, однако для них также рассчитаны показатели аллельного разнообразия и статистические данные аллельной дифференциации между субэтносами, но эти данные не будут использоваться в настоящей работе для сравнения их с другими субэтносами.

Далее по тексту мы приведены данные аллельного распределения по исследованным локусам, характерные для субэтносов внутри калмыцкой популяции. По DYS458 у дербетов и торгутов отмечены дробные значения 18,2 и 19,2. У всех исследованных субэтносов калмыков с большой частотой встречается дупликация по DYS19. В ряде исследований отмечается что по данному локусу в некоторых популяциях имеются мутации, приводящие к дупликации (Capelli et al., 2007; Balaresque et al., 2009). У торгутов зафиксировано выпадение аллеля по DYS448, у дербетов и бузавов эта делеция встречается значительно реже. Значения 37,2 и 38,2 по локусу DYS518 единично встречаются у дербетов и бузавов. Представитель субэтноса торгуд имеет значение 25,1 по локусу DYS481.

Наиболее распространенным гаплотипом по DYS389I/II у всех исследованных субэтносов является 14/31, а по локусу DYS385 — 12/12, стоит отметить, что у дербетов и бузавов также часто встречаются значения 11/11.

Также нами рассчитаны показатели аллельного разнообразия h. В результате установлено, что значительных различий, по данному показателю всех исследованных локусов, между дербетами, торгутами и бузавами не выявлено, исключением является только маркер DYS389I/II по которому у торгутов показатель h значительно ниже, чем у дербетов и бузавов. Наименьшие показатели аллельного разнообразия характерны для маркеров DYS456, DYS438 и DYS437, средние для DYS627, DYS460, DYS458, YGATAH4, DYS448, DYS391, DYS390, DYS392, DYS393, DYS439 и DYS533, наибольшие показатели h отмечены для DYS481, DYS449, DYS385, DYS570, DYS518, DYS19, DYS635, DYS389I/II, DYS576.

В ходе проведенного исследования установлено что, между дербетами и торгутами по большинству исследованных маркеров выявлены статистически значимые отличия частот встречаемости, и только по локусам DYS458, DYS456, DYS570, DYS385, DYS449 и DYS533 таких отличий не выявлено. Напротив, между дербетами и бузавами в большинстве случаев статистически значимых отличий не зафиксировано, только по 6 локусам из 25 такие отличия есть, аналогичная картина установлена для торгудов и бузавов. Интересен факт что, несмотря на то, что выборки зюнгаров и хошутов низкие, их аллельная дифференциация между исследованными субэтносами различается, однако с увеличением выборки эти значения могут существенно измениться.

В проведенных нами исследованиях детально описаны основные гаплотипы гаплогрупп R2 M479 и C2 M217 > F1067 у калмыков. Выдвинуты следующие гипотезы: предки носителей «ойратского» («монгольского») субклада R2a-M124 среди калмыков могли претендовать на происхождение от нойонов средневековых ойратов-хойтов, а через них — от легендарного предка монголов и ойратов «благородного волка» Бортэ Чино (Джагрунов и др., 2023; Джагрунов, 2023); носителями субклада С2-F1067 являются представители дербетовских и торгутских родов, для которых устанавливается связь с ойратским аристократическим родом цорос (чорос) и западно-бурятскими популяциями соответственно (Джагрунов, Булуктаев 2024а; 2024б). В рамках настоящего исследования мы приводим только установленные гаплогруппы без представления гаплотипов, в связи со значительным увеличением объема рукописи. В таблице 1 представлены гаплогруппы выявленные в субэтносах калмыцкой популяции, а также усредненные показатели процента надежности результатов.

Таблица 1 – Частоты встречаемости гаплогрупп у калмыков (N=572)

В результате у дербетов выявлено 22 гаплогруппы, у торгутов — 17, бузавов — 18, зюнгаров — 9, хошутов — 4. Гаплогруппа C2 M217 >> M48 выявлена во всех субэтносах калмыцкой популяции, и является самой распространенной гаплогруппой. Мы считаем гаплогруппу C2 M217 >> M48 модальной для калмыцкой популяции. Также во всех субэтносах выявлены гаплогруппы N1a1 M46, O2a2 F525 и R2 M479.

У дербетов и бузавов часто встречаются гаплогруппы C2 M217 > F1067 и R2 M479, у торгутов относительно часто встречаются гаплогруппы C2 M217 > F1067, C2b1a1b1 F3985 и O1b1 F2320. Редко в калмыцкой популяции встречаются галогруппы R1a, R1b, Q, очень редко I, J, D, E и G.

Заключение

В результате исследования установлено, что статистически значимые отличия в распределение частот аллелей установлены только между дербетами и торгутами. Распределение частот аллелей между дербетами и бузавами, а также торгутами и бузавами не носит значимых различий

Наименьшие показатели аллельного разнообразия характерны для маркеров DYS456, DYS438 и DYS437, средние для DYS627, DYS460, DYS458, YGATAH4, DYS448, DYS391, DYS390, DYS392, DYS393, DYS439 и DYS533, наибольшие показатели h отмечены для DYS481, DYS449, DYS385, DYS570, DYS518, DYS19, DYS635, DYS389I/II, DYS576. Наиболее распространенными гаплогруппами в калмыцкой популяции являются — C2 M217 >> M48, C2 M217 > F1067 и R2 M479.

Благодарности

Исследование проведено в рамках государственной субсидии — проект «Универсалии и специфика традиций монголоязычных народов сквозь призму кросс-культурных контактов и системы взаимоотношений России, Монголии и Китая» (номер госрегистрации: 123021300198-4). Лабораторное оборудование и реагенты приобретены в рамках субсидии из федерального бюджета, выделяемой для государственной поддержки научных исследований, проводимых под руководством ведущего ученого (проект «От палеогенетики до культурной антропологии: комплексное интердисциплинарное исследование традиций народов трансграничных регионов: миграции, межкультурное взаимодействие и картина мира»).

Список литературы

1. Алексеева П. Э., Борманджинов А. Э. Об этническом составе донских калмыков. Элиста: КИГИ РАН, 1999. 41 с.
2. Бакаева Э. П. Калмыки-цаатаны: к проблеме происхождения этнической группы и этимологии этнонима // Oriental Studies. 2011. №2. C. 68–74.
3. Джагрунов С. В., Булуктаев А. А., Намысов Б. С., Мацакова Д. И., Саянов В. Т., Адьянова А. Б. Чонос, тайджиут, хашханер: в поисках общего знаменателя (по материалам STR-гаплотипов Y-хромосомы R2a-M124 у калмыков) // Oriental Studies. 2023. Т. 16. № 4. С. 826–846.
4. Джагрунов С. В. Дурбан, ойрат, сог-по: о Борте-Чино, Гоа-Марал и началах ойратской исторической общности (в свете данных по субкладу Y-хромосомы R2a-M124 у калмыков) // Oriental Studies. 2023. Т. 16. № 6. C. 1550–1561.
5. Джагрунов С. В., Булуктаев А. А. Цорос, чорос, багатуд: к вопросу о происхождении цоросов (по материалам Y-STR-гаплотипов C2-F1067 у калмыков). Часть 1: дербеты // Oriental Studies. 2024а. Т. 17. № 4. С. 835–848.
6. Джагрунов С. В., Булуктаев А. А. Цорос, чорос, багатуд: к вопросу о происхождении цоросов (по материалам Y-STR-гаплотипов C2-F1067 у калмыков). Часть 2: торгуты, зюнгары, бузавы // Oriental Studies. 2024б. Т. 17. № 5. С. 1098–1117. DOI: 10.22162/2619-0990-2024-75-5-1098-1117
7. Каюмов А. Р., Гимадутдинов О. А. Практикум по молекулярной генетике. Учебно-методическое пособие. Казань: КФУ, 2016. 36 с.
8. Корниенко И. В., Харламов С. Г. Методы исследования ДНК человека. Ростов н/Д.: ЮФУ, 2012. 216 с.
9. Митиров А. Г. Ойраты - калмыки: века и поколения. Элиста: Калмыц. кн. изд-во, 1998. 382 с.
10. Пузырев В. П.. Степанов В.А.. Голубенко М.В., Пузырев К.В.. Максимова Н.Р.. Харьков В.N.. Спиридонова М.Г., Ноговицына А.Н. Линии мтДНК и Y-хромосомы в популяции якутов // Генетика. 2003. Т. 39. № 7. С. 975-981.
11. Nasidze I., Quinque D., Dupanloup I., Cordaux R., Kokshunova L., Stoneking M. Genetic evidence for the Mongolian ancestry of Kalmyks // American Journal of Physical Anthropology. 2005. Vol. 128. Is. 4. pp. 846–854.
12. Roewer L., Krüger C., Willuweit S., Nagy M., Rodig H., Kokshunova L., Rothämel T., Kravchenko S., Jobling M. A., Stoneking M., Nasidze I. Y-chromosomal STR haplotypes in Kalmyk population samples // Forensic Science International. 2007. Vol. 173. Is. 2–3. pp. 204–209.
13. Balinova N., Post H., Kushniarevich A., Flores R., Karmin M., Sahakyan H., Reidla M., Metspalu E., Litvinov S., Dzhaubermezov M., Akhmetova V., Khusainova R., Endicott Ph., Khusnutdinova E., Orlova K., Bakaeva E., Khomyakova I., Spitsina N., Zinchenko R., Villems R., Rootsi S. Y-chromosomal analysis of clan structure of Kalmyks, the only European Mongol people, and their relationship to Oirat-Mongols of Inner Asia // European Journal of Human Genetics. 2019. Vol. 27. Is. 9. pp. 1466–1474.
14. Malyarchuk B., Derenko M., Denisova G., Khoyt S., Woźniak M., Grzybowski T., Zakharov I. Y-chromosome diversity in the Kalmyks at the ethnical and tribal levels // Journal of Human Genetics. 2013. Vol. 58. Is. 12. pp. 804–811.
15. Capelli C, Brisighelli F, Scarnicci F, Blanco-Verea A, Brion M, Pascali VL. Phylogenetic evidence for multiple independent duplication events at the DYS19 locus // Forensic Sci Int Genet. 2007. Dec; Vol. 1 (3-4): pp. 287-290.
16. Balaresque P, Parkin E.J, Roewer L, Carvalho-Silva D.R, Mitchell R.J, van Oorschot R.A, Henke J, Stoneking M, Nasidze I, Wetton J, de Knijff P, Tyler-Smith C, Jobling M.A. Genomic complexity of the Y-STR DYS19: inversions, deletions and founder lineages carrying duplications // Int J Legal Med. 2009. Jan; Vol. 123 (1). pp. 15-23.
17. Nei M., Tajima F. DNA polymorphism detectable by restriction endonucleases // DNA Genetics. 1981. Vol. 105. pp. 207-217.

References

1. Alekseeva P. E., Bormandzhinov A. E. On the Ethnic Composition of the Don Kalmyks. Elista: KIGI RAS, 1999. 41 p.
2. Bakaeva E. P. Kalmyks-Tsaatans: on the Problem of the Origin of the Ethnic Group and the Etymology of the Ethnonym // Oriental Studies. 2011. No. 2. pp. 68–74.
3. Dzhagrunov S. V., Buluktaev A. A., Namysov B. S., Matsakova D. I., Sajanov V. T., Adyanova A. B. Chonos, Taichiud, Khashikhanar: In Search of a Common Denominator (With Evidence from R2a-M124 Y-STR Haplotypes of Kalmyks) // Oriental Studies. 2023. Vol. 16. no. 4. pp. 826–846.
4. Dzhagrunov S. V. Dörbän, Oirat, Sog-po: On Bӧrtä-Čïno, Qo’aï-Maral, and Beginnings of the Oirat Unity (In Light of Data on R2a-M124 Y-STR Haplotypes of Kalmyks) // Oriental Studies. 2023. Vol. 16. no. 6. pp. 1550–1561.
5. Dzhagrunov S. V., Buluktaev A. A. Tsoros, Choros, Bagatud: On the Origin of the Tsoros (Based on the Y-STR Haplotypes C2-F1067 of the Kalmyks). Part 1: Derbets // Oriental Studies. 2024a. Vol. 17. no. 4. pp. 835–848.
6. Dzhagrunov S. V., Buluktaev A. A. Tsoros, Choros, Bagatud: On the Origin of the Tsoros (Based on the Y-STR Haplotypes C2-F1067 of Kalmyks). Part 2: Torguts, Zungars, Buzavs // Oriental Studies. 2024b. Vol. 17. no. 5. pp. 1098–1117.
7. Kayumov A. R., Gimadutdinov O. A. Practical Training in Molecular Genetics. Textbook. Kazan: KFU, 2016. 36 p.
8. Kornienko I. V., Kharlamov S. G. Methods of human DNA research. Rostov n / D.: SFedU, 2012. 216 p.
9. Mithirov A. G. Oirats - Kalmyks: centuries and generations. Elista: Kalmyk Publishing House, 1998. 382 p.
10. Puzyrev V. P., Stepanov V. A., Golubenko M. V., Puzyrev K. V., Maksimova N. R., Kharkov V. N., Spiridonova M. G., Nogovitsyna A. N. Lines of mtDNA and Y-chromosome in the Yakut population // Genetics. 2003. Vol. 39. no. 7. pp. 975-981.
11. Nasidze I., Quinque D., Dupanloup I., Cordaux R., Kokshunova L., Stoneking M. Genetic evidence for the Mongolian ancestry of Kalmyks // American Journal of Physical Anthropology. 2005. Vol. 128. Is. 4. pp. 846–854.
12. Roewer L., Krüger C., Willuweit S., Nagy M., Rodig H., Kokshunova L., Rothämel T., Kravchenko S., Jobling M. A., Stoneking M., Nasidze I. Y-chromosomal STR haplotypes in Kalmyk population samples // Forensic Science International. 2007. Vol. 173. Is. 2–3. pp. 204–209.
13. Balinova N., Post H., Kushniarevich A., Flores R., Karmin M., Sahakyan H., Reidla M., Metspalu E., Litvinov S., Dzhaubermezov M., Akhmetova V., Khusainova R., Endicott Ph., Khusnutdinova E., Orlova K., Bakaeva E., Khomyakova I., Spitsina N., Zinchenko R., Villems R., Rootsi S. Y-chromosomal analysis of clan structure of Kalmyks, the only European Mongol people, and their relationship to Oirat-Mongols of Inner Asia // European Journal of Human Genetics. 2019. Vol. 27. Is. 9. pp. 1466–1474.
14. Malyarchuk B., Derenko M., Denisova G., Khoyt S., Woźniak M., Grzybowski T., Zakharov I. Y-chromosome diversity in the Kalmyks at the ethnical and tribal levels // Journal of Human Genetics. 2013. Vol. 58. Is. 12. pp. 804–811.
15. Capelli C, Brisighelli F, Scarnicci F, Blanco-Verea A, Brion M, Pascali VL. Phylogenetic evidence for multiple independent duplication events at the DYS19 locus // Forensic Sci Int Genet. 2007. Dec; Vol. 1 (3-4): pp. 287-290.
16. Balaresque P, Parkin E.J, Roewer L, Carvalho-Silva D.R, Mitchell R.J, van Oorschot R.A, Henke J, Stoneking M, Nasidze I, Wetton J, de Knijff P, Tyler-Smith C, Jobling M.A. Genomic complexity of the Y-STR DYS19: inversions, deletions and founder lineages carrying duplications // Int J Legal Med. 2009. Jan; Vol. 123 (1). pp. 15-23.
17. Nei M., Tajima F. DNA polymorphism detectable by restriction endonucleases // DNA Genetics. 1981. Vol. 105. pp. 207-217.

Приложения к статье 

Ссылка на перечнь приложений к статье

Статья поступила в редакцию 11 ноября 2024 г.

Поступила после доработки 17 ноября 2024 г.

Принята к печати 13 декабря 2024 г.

Received 11, November, 2024

Revised 17, November, 2024

Accepted 13, December, 2024