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古基因組揭示烏茲別克斯坦史前人群的遺傳演化

發表日期:2021-09-02來源:放大 縮小

  近日,由中國科學院古脊椎動物與古人類研究所付巧妹團隊與西北大學王建新教授主導,聯合烏茲別克斯坦科學院考古研究所等單位,共同完成的古基因組研究成果“Genetic Continuity of Bronze Age Ancestry with Increased Steppe-Related Ancestry in Late Iron Age Uzbekistan”在中科院生物一區雜志《分子生物與進化》(Molecular Biology and Evolution)在線發表。這是我國團隊主導開展國外區域人群的古基因組研究,研究通過大規模核基因組的捕獲、測序和分析,揭示出烏茲別克斯坦人群自青銅時代至鐵器時代的遺傳結構變化與遺傳連續性,以及月氏人群與貴霜人群之間的遺傳聯系。 

  古代游牧民族月氏由中國西遷進入中亞是世界歷史進程中的重要事件,在絲綢之路東西方文明交流與互動中有著不可忽視的地位??脊艑W研究發現,從分布地域、埋葬習俗及來源、宗教文化、經濟形態等特征來看,位于烏茲別克斯坦南部鐵器時代的拉巴特墓地(Rabat)被確認為月氏文化遺存,其大致年代為公元前2世紀末期到公元1世紀前期;謝爾哈拉卡特墓地(Serkharakat)被確認為貴霜文化遺存,兩者都屬于鐵器時代遺存。烏茲別克斯坦位于歐亞草原南部邊緣,天山沿線西部地區,此地區的青銅時代巴克特里亞·馬爾吉阿納文明區(BMAC),一直以來是國際學術研究的熱點。作為青銅時代的延續和發展,考古學研究指出這些鐵器時代墓地古人群遷徙和交流非?;钴S,導致不同文化人群的遷徙與交流大幅增加,但一直未有確鑿的證據。 

  為深入探究這些遺址中古人群的遷移、交流等科學問題,從遺傳學角度直接觀察其人群遺傳成分的融合情況,付巧妹團隊從國際考古獲取的烏茲別克斯坦南部拉巴特墓地(Rabat)、謝爾哈拉卡特墓地(Serkharakat)和德爾康墓地(Dehkan)的人骨樣本中成功捕獲測序27例鐵器時代(距今約2100-1900年)的人類古核基因組。 

圖1.研究樣本的地理分布圖 

  一、解析月氏文化下拉巴特古人群的遺傳結構 

  此前有研究表明,青銅時代巴克特里亞·馬爾吉阿納文明區(BMAC)人群的主要遺傳成分由伊朗農業人群成分(~60-65%)、安納托利亞農業人群成分(~20-25%)組成,部分人群還含有青銅時代歐亞草原牧民的遺傳成分。該研究顯示,拉巴特古人群除含有伊朗農業人群、安納托利亞農業人群、歐亞草原牧民遺傳成分外,還含有少量歐洲西部、東亞、南亞狩獵采集相關人群的遺傳成分。 

  進一步研究發現,盡管與該區域青銅時代人群相比,鐵器時代拉巴特古人群含有更多青銅時代晚期歐亞草原牧民的遺傳成分,這些人群未出現與歐亞草原牧民遺傳成分有關的人群更替,因而顯示出該地區青銅時代到鐵器時代相關人群的遺傳連續性。 

  此外,不同于該區域青銅時代人群含有較高比例伊朗農業人群遺傳成分,鐵器時代拉巴特古人群含有的伊朗農業人群遺傳成分較少,而含有的安納托利亞農業人群遺傳成分較多??梢?,盡管烏茲別克斯坦自青銅時代至鐵器時代的人群呈現出遺傳結構的連續性,但是自青銅向鐵器時代的轉變過程里,人群的遺傳成分的融合仍然起到主要作用。 

  二、揭示貴霜文化下謝爾哈拉卡特古人群的遺傳結構 

  研究發現,鐵器時代謝爾哈拉卡特古人群主要含有與伊朗農業人群、安納托利亞農業人群、歐亞草原牧民有關的遺傳成分,也含有少量歐洲西部、東亞、南亞狩獵采集相關人群的遺傳成分,同時較之該區域青銅時代人群而言,額外含有青銅時代晚期歐亞草原牧民的遺傳成分??梢?,其人群與鐵器時代拉巴特古人群的遺傳結構相似,具有較近的遺傳關系。

  綜上所述,該項研究結果表明,在鐵器時代的烏茲別克斯坦區域,伊朗農業人群與歐亞草原牧民之間的聯系與交流更加緊密;同時也表明了歐亞草原牧民向南遷移至烏茲別克斯坦南部地區,影響了以拉巴特人群為代表的月氏文化相關人群,及以謝爾哈拉卡特人群為代表的貴霜文化相關人群的形成。盡管拉巴特墓地(相對單一)的墓葬形式、葬式葬俗等文化面貌與謝爾哈拉卡特墓地(多種墓葬形式和葬俗、多樣文化)不同,其相關的人群之間具有較近的遺傳關系。未來該區域還需要更多時空框架下的個體研究相關人群互動的復雜過程。 

圖2.PCA(左)和ADMIXTURE(右)分析 

1左圖中灰色圈中代表鐵器時代烏茲別克斯坦古人群;

右圖綠色:安納托利亞人(Anatolian farmers);

紅色:伊朗人(Iranian farmers);

紫色:歐亞草原有關的古人群(Steppe herders)。

2由于德爾康墓地(Dehkan)中古人群含有較低單核苷酸多態性,從分析中移除。

  總體而言,該研究從遺傳學角度證實位于天山沿線西部的烏茲別克斯坦區域是人群遷徙和交流的活躍區,且自青銅至鐵器時代呈現出增強的趨勢和變化,系統揭示烏茲別克斯坦史前人群的遺傳混合特點與動態變化,對于進一步理解天山東西部以至歐亞大陸東西部人群的遷徙與混合歷史有重要作用。該研究還發現,在鐵器時代,以拉巴特墓地為代表的月氏文化相關人群,及以謝爾哈拉卡特墓地為代表的貴霜文化相關人群之間具有較近的的遺傳聯系,在一定程度上體現出月氏文化與貴霜文化相關人群之間的緊密交流與互動,為進一步探究其人群源流及互動模式提供了遺傳學依據。另外,該研究作為國內團隊主導東亞以外區域人群演化研究的成功實踐,對于彰顯及提升我國古基因組研究的國際影響力和話語權發揮著重要作用。

  本文的通訊作者為中國科學院古脊椎動物與古人類研究所付巧妹研究員,西北大學文化遺產學院王建新教授,烏茲別克斯坦烏茲別克斯坦科學院考古研究所Hasanov Muttalib,第一作者為中科院古脊椎所副研究員Vikas Kumar。本研究得到科技部國家重點研發計劃項目、國家自然科學基金、中國科學院、騰訊科學探索獎、霍華德·休斯醫學研究所的經費支持。

論文鏈接:https://doi.org/10.1093/molbev/msab216

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