Реконструкция структуры генофонда казахов по данным об их родорасселении

Использование для изучения генофонда квазигенетических маркеров - признаков небиологической природы (фамилия, род), но четко наследующихся в поколениях, - одно из направлений в популяционной генетике человека. Если для популяций Западной Европы, европейской части России и Кавказа в роли квазигенетических маркеров выступают фамилии, то для популяций Центральной Азии эффективным квазигенетическим маркером является родовая принадлежность. В ряде исследований было показано, что для центральноазиатских популяций, в особенности казахов, во многих родах прослеживается происхождение большинства членов рода от общего биологического предка. В настоящей работе представлен анализ большого массива данных о 50 казахских родах у ~4.2 млн человек в начале XX века в сравнении с разнообразием Y-хромосомы в современных казахских популяциях. Анализ состоял из трех блоков: описание разнообразия квазигенетических маркеров стандартным методом изонимии; сравнение популяций по частотам квазигенетических маркеров; сравнение квазигенетических и генетических данных. Построено 50 карт частоты представленности каждого рода на территории Казахстана и ряда смежных территорий. Показано, что эти карты частот квазигенетических маркеров оказываются скоррелированы с картами генетических расстояний. О связи генетических и квазигенетических расстояний свидетельствует и тест Мантеля: обнаружена достоверная корреляция между матрицами географических и квазигенетических расстояний (г = 0.60; p < 0.05). Анализ межпопуляционной изменчивости выявляет наибольшее межгрупповое разнообразие между географическими территориями, соответствующими социально-территориальным объединениям казахского ханства -жузам, нежели другим историческим территориальным объединениям (феодальные государства, улусы, области), существовавшим на территории Казахстана в предшествующие и современную эпохи. С этими результатами согласуются графики главных компонент и многомерного шкалирования, на которых географические популяции объединяются в три кластера, соответствующие социально-территориальным объединениям - трем жузам. Это указывает на то, что окончательное структурирование казахского генофонда могло произойти в эпоху существования казахского ханства.

1. Аманжолов С.А. Вопросы диалектологии и истории казахского языка. Алматы, 1959.

2. Балановская Е.В., Балановский О.П. Русский генофонд на Русской равнине. М.: Луч, 2007.

3. Балановская Е.В., Почешхова Э.А., Балановский О.П., Гинтер Е.К. Геногеографический анализ подразделенности популяции: II. География случайного инбридинга (по частотам фамилий у адыгов). Генетика. 2000;36(8):1126-1139.

4. Балановская Е.В., Романов А.Г., Балановский О.П. Однофамильцы или родственники? Подходы к изучению связи между га-плогруппами Y-хромосомы и фамилиями. Молекуляр. биология. 2011;45(3):473-485.

5. Балановская Е.В., Соловьева Д.С., Балановский О.П., Чурно-сов М.И., Сорокина И.Н., Евсеева И.В., Аболмасов Н.Н., Почешхова Э.А., Серегин Ю.А., Пшеничнов А.С. «Фамильные портреты» пяти русских регионов. Мед. генетика. 2005;1:2-10.

6. Балановский О.П., Бужилова А.П., Балановская Е.В. Русский генофонд. Геногеография фамилий. Генетика. 2001;37(7):974-990.

7. Бочков Н.П., Захаров А.Ф., Иванов А.И. Медицинская генетика. М.: Медицина, 1984.

8. Востров В.Б., Муканов М.С. Родоплеменной состав и расселение казахов (конец XIX - начало XX в.). Алма-Ата, 1968.

9. Ельчинова Г.И., Тереховская И.Г., Осетрова А.А., Порядина О.А., Зинченко Р.А. Распределение фамилий и случайный инбридинг в Кировской области. Генетика. 2009;45(10):1411-1419.

10. Жабагин М.К., Дибирова Х.Д., Фролова С.А., Сабитов Ж.М., Юсупов Ю.М., Утевская О.М., Тарлыков П.В., Тажигулова И.М., Ба-лаганская О.А., Нимадава П., Захаров И.А., Балановский О.П. Связь изменчивости Y-хромосомы и родовой структуры: генофонд степной аристократии и духовенства казахов. Вестн. Моск. ун-та. Сер. ХХШ. Антропология. 2014;1:96-101.

11. Жабагин М.К., Сабитов Ж.М., Агджоян А.А., Юсупов Ю.М., Богунов Ю.В., Лавряшина М.Б., Схаляхо Р.А., Балаганская О.А., Тажигулова И.М., Акильжанова А.Р., Жумадилов Ж.Ш., Балановский О.П., Балановская Е.В. Генезис крупнейшей родоплеменной группы казахов - аргынов - в контексте популяционной генетики. Вестн. Моск. ун-та. Сер. XXIII. Антропология. 2016; 4:59-68.

12. История народов Узбекистана. Ташкент, 1947.

13. Кляшторный С.Г., Султанов Т.И. Казахстан: летопись трех тысячелетий. Алматы, 1992.

14. Кучер А.Н., Данилова А.Л., Конева Л.А., Ноговицина А.Н. Структура браков в якутских популяциях: миграционные процессы. Генетика. 2010;46(5):692-699.

15. Лавряшина М.Б., Ульянова М.В., Толочко Т.А., Балаганская О.А., Романов А.Г., Балановская Е.В. Шорцы: сходство и различие территориальных групп по данным фонда фамилий и ауто-сомных ДНК маркеров. Вестн. Моск. ун-та. Сер. XXIII. Антропология. 2011;2:66-77.

16. Почешхова Э.А., Балановская Е.В., Серегин Ю.А., Голубцов В.И., Балановский О.П. Динамика генофонда во времени по данным о фамилиях и родословных. Мед. генетика. 2008;7(8):25-29.

17. Ревазов А.А., Парадеева Г.М., Русакова Г.И. Пригодность русских фамилий в качестве «квазигенетического» маркера. Генетика. 1986;22(4):699-703.

18. Сабитов Ж.М. Казахские жузы и клановая система Золотой Орды. Вестн. Евраз. нац. ун-та им. Л.Н. Гумилева. 2014;3(100):201-207.

19. Сорокина И.Н., Балановская Е.В., Чурносов М.И. Генофонд населения Белгородской области. I. Дифференциация всех районных популяций по данным антропонимии. Генетика. 2007;43(6):841-849.

20. Тасилова Н. «Материалы по киргизскому (казахскому) землепользованию...» - как источник по истории Казахстана (конец XIX в. - начало XX в.). Алматы, 2017.

21. Темиргалиев А. Волости, уезды... Казахи: Со схематической картой низовых административно-территориальных делений проживания казахов в 1897-1915 гг. Алматы, 2010.

22. Ульянова М.В., Лавряшина М.Б., Николаев В.В., Октябрьская И.В., Дружинин В.Г. Коренное население северных районов Алтая: отражение демографических процессов XIX - начала XXI века в динамике фамильного состава. Археология, этнография и антропология Евразии. 2014;3(59):128-140.

23. Abilev S., Malyarchuk B., Derenko M., Wozniak M., Grzybowski T., Zakharov I. The Y-chromosome C3* star-cluster attributed to Genghis Khan’s descendants is present at high frequency in the Kerey clan from Kazakhstan. Hum. Biol. 2012;84(1):79-89. DOI 10.3378/027.084.0106.

24. Balanovsky O., Dibirova K., Dybo A., Mudrak O., Frolova S., Pocheshkhova E., Haber M., Platt D., Schurr T., Haak W., Kuznetsova M., Radzhabov M., Balaganskaya O., Romanov A., Zakharova T., Soria Hernanz D.F., Zalloua P., Koshel S., Ruhlen M., Renfrew C., Wells R.S., Tyler-Smith C., Balanovska E., Genographic C. Parallel evolution of genes and languages in the Caucasus region. Mol. Biol. Evol. 2011;28(10):2905-2920. DOI 10.1093/molbev/msr126.

25. Balanovsky O., Rootsi S., Pshenichnov A., Kivisild T., Churnosov M., Evseeva I., Pocheshkhova E., Boldyreva M., Yankovsky N., Balanovska E., Villems R. Two sources of the Russian patrilineal heritage in their Eurasian context. Am. J. Hum. Genet. 2008;82(1):236-250. DOI 10.1016/j.ajhg.2007.09.019.

26. Balanovsky O., Zhabagin M., Agdzhoyan A., Chukhryaeva M., Zapo-rozhchenko V., Utevska O., Highnam G., Sabitov Z., Greenspan E., Dibirova K., Skhalyakho R., Kuznetsova M., Koshel S., Yusupov Y., Nymadawa P., Zhumadilov Z., Pocheshkhova E., Haber M., Zalloua P.A., Yepiskoposyan L., Dybo A., Tyler-Smith C., Balanovska E. Deep phylogenetic analysis of haplogroup G1 provides estimates of SNP and STR mutation rates on the human Y-chromosome and reveals migrations of Iranic speakers. PLoS One. 2015;10(4): e0122968. DOI 10.1371/journal.pone.0122968.

27. Balaresque P., Poulet N., Cussat-Blanc S., Gerard P., Quintana-Mur-ci L., Heyer E., Jobling M.A. Y-chromosome descent clusters and male differential reproductive success: young lineage expansions dominate Asian pastoral nomadic populations. Eur. J. Hum. Genet. 2015;23(10):1413-1422. DOI 10.1038/ejhg.2014.285.

28. Barrai I., Barbujani G., Beretta M., Maestri I., Russo A., Formica G., Pinto-Cisternas J. Surnames in Ferrara: distribution, isonymy and levels of inbreeding. Ann. Hum. Biol. 1987;14(5):415-423.

29. Barrai I., Formica G., Barale R., Beretta M. Isonymy and migration distance. Ann. Hum. Genet. 1989;53(3):249-262.

30. Barrai I., Rodriguez-Larralde A., Dipierri J., Alfaro E., Acevedo N., Mamolini E., Sandri M., Carrieri A., Scapoli C. Surnames in Chile: a study of the population of Chile through isonymy. Am. J. Phys. Anthropol. 2012;147(3):380-388. DOI 10.1002/ajpa.22000.

31. Barrai I., Scapoli C., Beretta M., Nesti C., Mamolini E., Rodriguez-Larralde A. Isonymy and the genetic structure of Switzerland. I. The distributions of surnames. Ann. Hum. Biol. 1996;23(6):431-455.

32. Biro A.Z., Zalan A., Volgyi A., Pamjav H. A Y-chromosomal comparison of the Madjars (Kazakhstan) and the Magyars (Hungary). Am. J. Phys. Anthropol. 2009;139(3):305-310. DOI 10.1002/ajpa.20984.

33. Cavalli-Sforza L.L., Bodmer W.F. The genetics of human populations. San Francisco: W.H. Freeman and Co; 1971. XVI; 965.

34. Chaix R., Austerlitz F., Khegay T., Jacquesson S., Hammer M.F., Heyer E., Quintana-Murci L. The genetic or mythical ancestry of descent groups: Lessons from the Y chromosome. Am. J. Hum. Genet. 2004;75(6):1113-1116. DOI 10.1086/425938.

35. Crow J.F., Mange A.P. Measurement of inbreeding from the frequency of marriages between persons of the same surname. Eugen. Quart. 1965;12(4):199-203. DOI 10.1080/19485565.1965.9987630.

36. Dipierri J., Rodriguez-Larralde A., Alfaro E., Scapoli C., Mamolini E., Salvatorelli G., Caramori G., De Lorenzi S., Sandri M., Carrieri A., Barrai I. A study of the population of Paraguay through isonymy. Ann. Hum. Genet. 2011;75(6):678-687. DOI 10.1111/j.1469-1809.2011.00676.x.

37. Dipierri J.E., Rodriguez-Larralde A., Barrai I., Redomero E.G., Alonso-Rodriguez C., Alfaro E.L. Consanguinity by random isonymy and socioeconomic development in Argentina: a population study. J. Bio-soc. Sci. 2017;49(3):322-333. DOI 10.1017/S0021932016000444.

38. Excoffier L., Lischer H.E. Arlequin suite ver 3.5: a new series of programs to perform population genetics analyses under Linux and Windows. Mol. Ecol. Res. 2010;10(3):564-567. DOI 10.1111/j.1755-0998.2010.02847.x. PubMed PMID: 21565059.

39. Fisher R.A. The relation between the number of species and the number of individuals in a random sample of animal population. J. Anim. Ecol. 1943;12(1):42-58. DOI 10.2307/1411.

40. Herrera Paz E.F., Scapoli C., Mamolini E., Sandri M., Carrieri A., Rodriguez-Larralde A., Barrai I. Surnames in Honduras: A study of the population of Honduras through isonymy. Ann. Hum. Genet. 2014;78(3):165-177. DOI 10.1111/ahg.12057.

41. Karlin S., McGregor J. The number of mutant forms maintained in a population. Proc. 5th Berkeley Symp. Math., Stat. Prob. 1967;4: 415-438.

42. King T.E., Ballereau S.J., Schurer K.E., Jobling M.A. Genetic signatures of coancestry within surnames. Curr. Biol. 2006;16(4):384-388. DOI 10.1016/j.cub.2005.12.048.

43. King T.E., Jobling M.A. Founders, drift, and infidelity: the relationship between Y chromosome diversity and patrilineal surnames. Mol. Biol. Evol. 2009;26(5):1093-1102. Epub 2009/02/09. DOI 10.1093/molbev/msp022.

44. Koshel S.M. Geoinformation technologies in genogeography. Eds. I.K. Lure, V.I. Kravtsova. Modern Geographic Cartography. Moscow, 2012;158-166.

45. Martinez-Cadenas C., Blanco-Verea A., Hernando B., Busby G.B., Brion M., Carracedo A., Salas A., Capelli C. The relationship between surname frequency and Y chromosome variation in Spain. Eur. J. Hum. Genet. 2016;24(1):120-128. Epub 2015/04/22. DOI 10.1038/ejhg.2015.75.

46. Martrnez-Gonzalez L.J., Martmez-Esprn E., Alvarez J.C., Albar-daner F., Rickards O., Martrnez-Labarga C., Calafell F., Lorente J.A. Surname and Y chromosome in Southern Europe: a case study with Colom/Colombo. Eur. J. Hum. Genet. 2012;20(2):211-216. DOI 10.1038/ejhg.2011.162.

47. McEvoy B., Bradley D.G. Y-chromosomes and the extent of patrilineal ancestry in Irish surnames. Hum. Genet. 2006;119(1-2):212-219. DOI 10.1007/s00439-005-0131-8.

48. Mikerezi I., Xhina E., Scapoli C., Barbujani G., Mamolini E., Sandri M., Carrieri A., Rodriguez-Larralde A., Barrai I. Surnames in Albania: a study of the population of Albania through isonymy. Ann. Hum. Genet. 2013;77(3):232-243. DOI 10.1111/ahg.12015.

49. Nei M. Molecular Evolutionary Genetics. New York: Columbia University Press, 1987.

50. Piazza A., Mayr W.R., Contu L., Amoroso A., Borelli I., Curtoni E.S., Marcello C., Moroni A., Olivetti E., Richiardi P. Genetic and population structure of four Sardinian villages. Ann. Hum. Genet. 1985; 49(1):47-63.

51. Rodriguez-Larralde A., Dipierri J., Gomez E.A., Scapoli C., Mamo-lini E., Salvatorelli G., De Lorenzi S., Carrieri A., Barrai I. Surnames in Bolivia: a study of the population of Bolivia through isonymy. Am. J. Phys. Anthropol. 2011;144(2):177-184. Epub 2010/08/25. DOI 10.1002/ajpa.21379. PubMed PMID: 20740661.

52. Scapoli C., Mamolini E., Carrieri A., Rodriguez-Larralde A., Barrai I. Surnames in Western Europe: a comparison of the subcontinental populations through isonymy. Theor. Popul. Biol. 2007;71(1):37-48. DOI 10.1016/j.tpb.2006.06.010.

53. Sole-Morata N., Bertranpetit J., Comas D., Calafell F. Y-chromosome diversity in Catalan surname samples: insights into surname origin and frequency. Eur. J. Hum. Genet. 2015;23(11):1549-1557. Epub 2015/02/18. DOI 10.1038/ejhg.2015.14.

54. Tarskaia L., El’chinova G.I., Scapoli C., Mamolini E., Carrieri A., Rodriguez-Larralde A., Barrai I. Surnames in Siberia: a study of the population of Yakutia through isonymy. Am. J. Phys. Anthropol. 2009;138(2):190-198. DOI 10.1002/ajpa.20918.

55. Zei G., Guglielmino C.R., Siri E., Moroni A., Cavalli-Sforza L.L. Surnames as neutral alleles: observations in Sardinia. Hum. Biol. 1983; 55(2):357-365.

56. Zhabagin M., Balanovska E., Sabitov Z., Kuznetsova M., Agdzhoyan A., Balaganskaya O., Chukhryaeva M., Markina N., Romanov A., Skhalyakho R., Zaporozhchenko V, Saroyants L., Dalimova D., Davletchurin D., Turdikulova S., Yusupov Y., Tachigulova I., Akil-zhanova A., Tyler-Smith C., Balanovsky O. The connection of the genetic, cultural and geographic landscapes of Transoxiana. Sci. Rep. 2017;7. DOI 10.1038/s41598-017-03176-z.