מחקר חדש חושף כיצד Twigstats חושף הגירות עתיקות ושינויים גנטיים באירופה בדיוק חסר תקדים.
לִלמוֹד: היסטוריה גנומית ברזולוציה גבוהה של אירופה המוקדמת של ימי הביניים. קרדיט תמונה: Piyaset/Shutterstock.com
במחקר שפורסם לאחרונה ב-Nature, החוקרים הציגו את Twigstats, ניתוח קדמון חדש בשכבות זמן, ויישמו אותו על גנומים שלמים עתיקים מאירופה.
רֶקַע
רצף גנומי עתיק חולל מהפכה באופן שבו הרחבות, אירועי תערובת והגירות נבנות מחדש. עם זאת, התחקות אחר היסטוריה עם מוצא גנטי נותר מאתגרת, במיוחד בתקופות שבהן קיים לעתים קרובות המידע ההשוואתי העשיר ביותר מארכיאולוגיה והיסטוריה.
שחזור דגמי אבות והיסטוריה גנטית מ-DNA עתיק (aDNA) כרוך בדרך כלל בשיטות המבוססות על סטטיסטיקה f.
אף על פי כן, לסטטיסטיקה f לא תמיד יש את הכוח (הסטטיסטי) לשחזר אירועים הכוללים אבות קרובים. יתר על כן, לשיטות המזהות הפלוטיפים יש כוח רב יותר מאלה המשתמשות בסמני פולימורפיזם נוקלאוטיד בודד (SNP).
טכניקות כאלה שימשו כדי לשפר את זיהוי הברירה החיובית, הדמוגרפיה, מבנה האוכלוסייה, שינויים בשיעור המוטציות ומיקומים גיאוגרפיים של אבות אבות.
המחקר והממצאים
במחקר הנוכחי, החוקרים הציגו ניתוח אבות בשכבות זמן כדי לשפר את הכוח הסטטיסטי ויישמו אותו כדי לשחזר את ההיסטוריה הגנטית של מרכז וצפון אירופה מ-500 לפנה"ס עד 1000 לספירה. במקום לחשב סטטיסטיקת f על מוטציות שנצפו, הצוות חישב סטטיסטיקת f על הענפים המשוערים של גנאלוגיות.
הם פיתחו תיאוריה מתמטית ודימו מודל תערובת פשוט כדי לבדוק גישה זו. למרות שחישוב סטטיסטיקת f על אילן יוחסין לא שיפר באופן מהותי את הכוח הסטטיסטי לכימות אירועי תערובת, הגבלה להתלכדות לאחרונה שיפרה אותו.
התלכדות קדומות יותר מזמן ההתפצלות בין המקורות רק הוסיפו רעש לסטטיסטיקות f ולא נשאו מידע.
ככזה, הצוות יישם את הרעיון של חקר זרדים של עצי גנים ב-Twigstats, כלי שהדגים הפחתה של פי עשרה בשגיאות סטנדרטיות בסימולציות. סימולציות גם אישרו שאומדנים המבוססים על גנאלוגיה היו חזקים לשגיאות החלפת פאזה ורצף. לאחר מכן, הצוות בדק את הגישה הגנאלוגית המוגבלת בזמן על דוגמאות אמפיריות.
על ידי יישום Twigstats על גנומים מאירופה הנאוליתית, הם שיחזרו את המבנה בקנה מידה עדין בין פרטים שנקברו במבנים מגאליתיים איריים.
יתר על כן, הם השיגו הערכות חסרות פניות עבור אוכלוסיות הערבות, ציידים-לקטים מתקופת המזולית, וחקלאים מוקדמים, אבותיהם העיקריים שתורמים לאירופה הפרהיסטורית. לאחר מכן, הצוות ביקש ליישם טוויגסטאטים על ההיסטוריה האירופית המוקדמת של ימי הביניים.
פיתוח מודל אבות עבור אנשים מוקדמים של ימי הביניים הצריך אפיון של אבות של מקורות קדומים יותר מתקופת הרומאים ומתקופת הברזל הקדומה (EIA). הם השתמשו בשיטה ההיררכית לא משוקללת של קבוצות זוג עם צבירת ממוצע אריתמטי (UPGMA) ובדקו את ההתאמה של קבוצות אבות מוצעות.
זה הניב מקורות קדמונים לדוגמה, כולל בריטניה מתקופת הברזל, ליטא מתקופת הברזל, איטליה הרומית, חצי האי סקנדינבי EIA ואזורי מרכז אירופה מתקופת הברזל. לאחר מכן הורכבו טרנסקטים בזמן באמצעות נתוני aDNA ברחבי אירופה כדי להסיק מוצא באמצעות מודל עם מקורות רומיים או EIA. אנשים שמוצאם בסקנדינביה או בגרמניה הופיעו כבר במאה הראשונה לספירה.
באזור פולין של ימינו היו מספר תזוזות באבות. בין תקופת הברונזה האמצעית למאוחרת (1500 לפנה"ס-1000 לפנה"ס), חל שינוי ברור מהמוצא הקודם הקשור לתרבויות Corded Ware.
בין המאה הראשונה למאה החמישית לספירה, התרחקות נוספת מקבוצות תקופת הברונזה הקודמות ניכרה אצל אנשים הקשורים לתרבות וילברק.
ניתן היה לעצב את רוב הפרטים מפולין של ימי הביניים כתערובת של אבות הקשורים לליטא מתקופת הברזל הרומית. בסלובקיה של היום, פרטים הקשורים לתקופת לה טנה של תקופת הברזל היו קרובים לסקיתים הונגרים.
יתרה מכך, בהונגריה של ימינו, נצפו כמה מרכיבי מוצא הקשורים לסקנדינביה המתוארכים למאה השישית לספירה, הקשורים ללונגוברדים.
למספר פרטים מהלונגוברדים לא היה מוצא מוצא מצפון אירופה, אך היו קרובים יותר לקבוצות מתקופת הברזל ממרכז אירופה.
הרחבות דרומה של אבות מרכז וצפון אירופה באיטליה הופיעו בשלהי תקופת העתיקות (בסביבות המאה הרביעית לספירה), כאשר ניתן היה להבחין בגיוון ברור בתקופות קודמות.
בבריטניה, פרטים מתקופת הרומית והברזל יצרו מקבץ ועברו ביחס לפרטים מתקופת הברונזה הקודמת מאורקני ומאירלנד.
יתרה מכך, החוקרים הוכיחו שאדם רומי אחד מוקדם יותר מהמאה השנייה עד הרביעית לספירה מבית הקברות הצבאי או הגלדיאטורים לכאורה ביורק, אנגליה, נשא כ-25% ממוצא סקנדינבי של EIA.
משמעות הדבר היא שאנשים ממוצא סקנדינבי כבר היו בבריטניה לפני המאה החמישית לספירה. היו גם עדויות להטרוגניות גנטית ב-EIA סקנדינביה. אנשים מדנמרק (100-300 לספירה) לא היו מובחנים מאוכלוסיות עכשוויות בחצי האי הסקנדינבי.
אף על פי כן, חל שינוי ברור במאה השמינית לספירה (התקופה הוויקינגית המוקדמת) בזילנד (דנמרק של היום), שנמשך בקרב קבוצות גיל ויקינג מאוחרות יותר בדנמרק.
מסקנות
ביחד, Twigstats אפשרו מודלים כמותיים בקנה מידה עדין של אוכלוסיות אבות וחשפה שינויים באבות שהשפיעו על מרכז וצפון אירופה בתקופת הברזל, הרומית והוויקינגים.
המחקר הראה את ההתפשטות דרומה ומזרחה של אנשים הדוברים שפות גרמניות עם מוצא הקשור לסקנדינביה במחצית הראשונה של האלף הראשון לספירה.
מאוחר יותר, דפוסי זרימת הגנים פנו צפונה, עם התפשטות מוצא מרכז אירופה מתקופת הברזל לסקנדינביה. בסך הכל, גישה זו מציעה עדשה ברזולוציה גבוהה יותר להיסטוריה גנטית.
