Pilot DNA studies using anthropological material of the Trypillian Culture from Verteba cave (2007)

8
ФУНДАЦІЯ ім. ОЛЕГА ОЛЬЖИЧА ЦЕНТР ПАМЯТКОЗНАВСТВА НАН УКРАЇНИ ТА УТОПІК ТРИПІЛЬСЬКА КУЛЬТУРА ПОШУКИ, ВІДКРИТТЯ, СВІТОВИЙ КОНТЕКСТ Збірка наукових праць До 100 – річчя від дня народження О. Ольжича КИЇВ 2007

Transcript of Pilot DNA studies using anthropological material of the Trypillian Culture from Verteba cave (2007)

ФУНДАЦІЯ ім. ОЛЕГА ОЛЬЖИЧА ЦЕНТР ПАМ’ЯТКОЗНАВСТВА НАН УКРАЇНИ ТА УТОПІК

ТРИПІЛЬСЬКА КУЛЬТУРА

ПОШУКИ, ВІДКРИТТЯ, СВІТОВИЙ КОНТЕКСТ

Збірка наукових праць

До 100 – річчя від дня народження О. Ольжича

КИЇВ – 2007

УДК 902(477)”631/634 ББК 63.4 Т 67

Трипільська культура. Пошуки. Відкриття. Світовий контекст (До 100-річчя від дня

народження О. Ольжича): Збірка наукових праць / Упоряд. М. Відейко, С. Кот. – К.: ТОВ «Спадщина» ЛТД, 2007. – 168 с. ISBN 966-8999-06-3

Збірка наукових праць присвячена пам’яті видатного вченого, поета та громадсько-політичного діяча Олега Кандиби (Ольжича), який як науковець відомий завдяки поважному внеску в розвиток української археології, зокрема, у дослідження трипільської культури, яку називав у своїх працях “українською культурою мальованої кераміки”. Видання охоплює своїм змістом новітні тенденції у вивченні трипільської культури, що визначаються застосуванням нових наукових методів та методологій і сучасним рівнем розвитку науки. У збірці взяв участь міжнародний колектив авторів, які представляють Україну, Росію, Литву та Італію. У наукових статтях показано не лише досягнення у польових та лабораторних дослідженнях, але і різні виміри Трипілля – хронологічний, культурний, цивілізаційний у світовому контексті. Упорядкування: Михайло Відейко, кандидат історичних наук Сергій Кот, кандидат історичних наук

Збірка наукових праць видана за фінансової підтримки Дослідної фундації ім. О. Ольжича (США)

© Михайло Відейко, Сергій Кот, упорядкування, 2007 © Автори, тексти, 2007 ISBN 966-8999-06-3 © ТОВ “Спадщина” ЛТД, 2007

СОХАЦЬКИЙ М., НІКІТІН О., КОВАЛЮХ М., ВІДЕЙКО М. ПЕРШІ ДОСЛІДЖЕННЯ ДНК ЗА АНТРОПОЛОГІЧНИМИ МАТЕРІАЛАМИ ТРИПІЛЬСЬКОЇ КУЛЬТУРИ ІЗ ПЕЧЕРИ ВЕРТЕБА, с. 141-146.

СОХАЦЬКИЙ М., НІКІТІН О., КОВАЛЮХ М., ВІДЕЙКО М. ПЕРШІ ДОСЛІДЖЕННЯ ДНК ЗА АНТРОПОЛОГІЧНИМИ МАТЕРІАЛАМИ ТРИПІЛЬСЬКОЇ

КУЛЬТУРИ ІЗ ПЕЧЕРИ ВЕРТЕБА

Рис.1. Сучасний вигляд входу до печери Вертеба.

Дослідження генної історії людських популяцій є важливим напрямком у вивченні та реконструкції давньої історії1. Впродовж 2005-2006 років подібні дослідження вперше було проведено на антропологічних матеріалах трипільської культури доби енеоліту, які походять із печери Вертеба. Публікація присвячена результатам цих досліджень.

1. АРХЕОЛОГІЧНА ХАРАКТЕРИСТИКА КОМПЛЕКСУ

Вертеба − печера, в якій виявлені сліди перебування людності трипільської культури. Знаходиться за 1,5 км від села Більче-Золоте Борщівського р-ну. Тернопільської обл. Пам’ятка виявлена (1820) Я.Хмелецьким. Досліджувалась з ініціативи князя Сапєги Л. Кіркором А. Г. (1876-78), Оссовським Г. (1890-92)2. У ХХ ст. дослідження печери продовжили Деметрикевич В. (1898-1904, 1907 рр.)3, Пастернак Я.І , Чекановський Я., Гребеняк В. (1914), Кандиба О.О.

1 Pereira L, Richards M, Goios A et al. 2005. High-resolution mtDNA evidence for the late-glacial resettlement of Europe from an Iberian refugium. Genome Research 15:19-24. 2 Оссовский Г.О. О геологическом и палеоэтнологическом характере пещер Юго-Западной окраины европейской России и смежных с нею областей Галиции // Тр. Томского об-ва естествоиспытателей и врачей. – Томск, 1895. – Вып. 5. – C. 27–48; 3 Demetrykiewicz W. Sprawozdania z posiedzeń komisyi odbytych w drugiej połowie r. 1898 i r. 1899 // MAAE. – Kraków, 1900. – T. 4. – S. VII–VIII; Demetrykiewicz W. Sprawozdania z posiedzeń komisyi odbytych w roku 1907 i 1908 // Ibid. – Kraków, 1908. – T. 10. – S. X;

(1929)4, Свєшніков І.К. (1956), Сохацький М. П. (1996-2003рр.)5.

Рис.2. Залягання культурних шарів у печері Вертеба.

Численними розкопками кінця ХІХ − поч. ХХ

ст. відкрито кам’яні сходи, що вели до печери. Між ними, на глибині 2,5-3 м зібрано велику кількість уламків розписної кераміки, крем’яних та кістяних виробів. При вході в печеру, на глибині 2 м виявлено вогнище, оточене рештками кісток диких 4 Кандиба О. Досліди на галицькому Поділлі в р.р. 1928 та 1929 // ЗНТШ. – Л., 1937. – Т. 154. – С. 1–12; 5 Сохацький М. Дослідження археологічної експедиції Борщівського краєзнавчого музею в печері Вертеба у 1996–1998 роках // Літопис Борщівщини. – 2000. –Вип. 9. – С. 3–10.

ПЕРШІ ДОСЛІДЖЕННЯ ДНК ЗА АНТРОПОЛОГІЧНИМИ МАТЕРІАЛАМИ ТРИПІЛЬСЬКОЇ КУЛЬТУРИ ІЗ ПЕЧЕРИ ВЕРТЕБА

142

і домашніх тварин, цілими та побитими посудинами. Культурний шар залягав на глибині 0,15-2 м від сучасної долівки печери. Виділено хронологічні горизонти, що репрезентують три групи трипільської культури − шипинецьку групу, кошиловецьку групу і касперівську групу. Виявлено кераміку, антропоморфну пластику, вироби з кременю, пластини у вигляді голови бика з Вертеби. Серед культурних решток − цілі і порушені скелети людей.

Починаючи з 1996, експедиціями Борщівського краєзнавчого музею здійснюються комплексні дослідження як самої печери, так і прилеглої до неї території. Мета досліджень – вивчення стану збереження культурного шару у привхідній частині восьмикілометрової підземної порожнини, детальне дослідження території біля входу до печери. В результаті відкрито 357 кв. м. загальної площі, з них 293 м на поверхні і 64 кв. м в дев’яти різних ділянках печери. Зібрано колекцію посуду,

антропоморфні і зооморфні статуетки, знаряддя праці з кістки, кременю, каменю, мідну сокиру, шило і 14 пронизок. Цікавим є амулет, вирізаний з кістяної пластини, що імітує голову бика з розлогими рогами.

Колекція матеріалів з Вертеби, здобутих до 1907 року, зберігається у Краківському археологічному музеї. Вона налічує понад 35 тис. фрагментів кераміки, понад 300 цілих посудин, близько 120 цілих і фрагментованих антропоморфних і зооморфних глиняних фігурок, понад 60 інших виробів з глини (пряслиця, грузила), близько 200 виробів з кістки і рогу, 300 виробів з кременю і каменю, а також декілька прикрас з кістки та мушлі. На жаль, мідні вироби (кинджал, пронизки) втрачено. Матеріали з розкопок (1996-2003) експонуються та зберігаються у Борщівському обласному краєзнавчому музеї.

Рис.3. Археологічні пам’ятки в районі печери Вертеба.

Слід відзначити, що у печері Вертеба було виявлено матеріали не лише доби трипільської культури, але й більш пізнього часу, зокрема доби раннього залізного віку. Тому необхідним є датування всіх зразків кісток, котрі відібрано для подальших досліджень. Так, зразок 2 – хребець (табл. 1) якраз і було датовано раннім залізним віком.

На поверхні навколо печери та сусідніх із плато місцями археологами було виявлено поселення доби трипільської культури (трьох етапів), а також раннього залізного віку (рис.3, 4). Неподалік від сучасного входу до печери збереглося декілька курганних насипів цього ж часу.

ПЕРШІ ДОСЛІДЖЕННЯ ДНК ЗА АНТРОПОЛОГІЧНИМИ МАТЕРІАЛАМИ ТРИПІЛЬСЬКОЇ КУЛЬТУРИ ІЗ ПЕЧЕРИ ВЕРТЕБА

143

2. ГЕНЕТИЧНІ ДОСЛІДЖЕННЯ

Впродовж 2005 року у печері Вертебі було

відібрано 10 зразків кісток, частина із яких була визначена антропологами, як людські. Ці зразки було піддано дослідженням, а також встановлено їх вік за допомогою ізотопного датування. Результати досліджень подано нижче.

Рис. 4. Вид на місце розташування поселення доби раннього залізного віку у районі печери Вертеба.

З генетичної точки зору, ми маємо можливість

простежити популяційні міграції людей на протязі останніх 50 000 років по розповсюдженню специфічних мутацій в мітохондріальній ДНК (мтДНК). На основі географічного розповсюдження цих мутацій ми можемо простежити у якому напрямку пересувалися окремі групи людей в давні часи, а якщо ми прорахуємо дату появлення цих мутацій, ми будемо також знати як давно проходили ці переміщення. Такім чином, вчені розрізняють коло дванадцяти мутацій, або гаплогруп, в мтДНК що розрізняються своїм географічним пошіренням, що також припускає різне історичне походження.

Генетики зараз вважають що всі європейські мтДНК гаплогрупи прійшли до Європи з Ближнього сходу, куді вони потрапили з Афріки приблизно 50 000 років тому. Найбільш розповсюдженими групами в Європі є групи H/V та U/K, що встановлюють взагалом до 70% від усіх гаплогруп що зустрічаються в Європі. Припускається що ці групи потрапили в Європу до Льодовитого періоду та характеризують Європейських мешканців до приходу в Європу сільського господарства. У неолиті групи T/J були занесені в Європу ближньо-східними фермерами, хоч деякі вчені також пропонують що всі сучасні гаплогрупи існували в Європі в малих кількостях до Льодовитого періоду 6. У сучасній генетичній літературі поширена думка що заселення Європи, як і росповсюдження групи Н, проходило з заходу на схід по закінченню Льодовикового періоду. Як

6 Torroni A, Achillia A, Macaulay V et al. 2006. Harvesting the fruit of the human mtDNA tree. Trends in Genetics 22 (6): 339-345.

люди дісталися до західної частини Європи до того, західна література не намагається пояснити. 7

3. МАТЕРІАЛИ ТА МЕТОДИ

ДНК було виділено згідно сучасних протоколів по роботі з форензійніми зразками у стерильних умовах. До виділення ДНК, кістки оброблялись добу ультра-фіолетовим злученям. До підготування кісткового матеріалу для виділення ДНК, поверхня кожної кіски була знесена на 2 мм. 1-5 г кожної кістки було добуто методом спилювання або свердлення. ДНК виділялося користуючись реактивами Qiagen Quiamp Kit. ДНК виділялося с 10-20 мг кожної кістки по шість-десять окремих виділень на кістку. Отримана ДНК була розведена в 50 мікролітрах стерильної води. Збагачення ДНК проводилося засобом Полімеразної Ланцюгової Реакції (PCR) з використовуванням позитивних та негативних контролів. Послідовність ДНК читалася на секвенаторі університету University of Michigan.

РЕЗУЛЬТАТИ

Більшість кісток належать до групі Н (таблиця 1). Не виключна контамінація деяких екземплярів сучасною ДНК, але ті зразки що мають унікальні мутації однозначно представляють ДНК з кісток. Унікальні мутації знайдені в ДНК з шелепи та малоберцової кістки могли виникнути як при житті людини, так і після поховання, коли хімічний склад ДНК міг змінитися під впливом хімічних елементів грунту.

ДИСКУСІЯ

Якщо припустити що людські міграції в

Європу починалися всеж таки з Ближнього Сходу, то неважко уявити що ці міграційні хвилі проходили крізь Східну Європу не тількі в неоліті, а й набагато раніше. Таким чином, мешканці таких місцевостей як Вертеба, можуть нести в собі генетичний слід не тількі неолитичної міграції, а також і палеолітичної.

Дослідники припускають можливість існування якнайменш чотирьох типів групи Н; один тип архаїчний, що зародився на Ближньному сході 50 000 років тому, проник в Європу та дав початок усім іншим Н підгрупам, та вважають, що “нові” Н підгрупи виникли на заході, в Ібірьській долині, де люди сховувалися від льду на протязі

7 Pereira L, Richards M, Goios A et al. 2005. High-resolution mtDNA evidence for the late-glacial resettlement of Europe from an Iberian refugium. Genome Research 15:19-24.

ПЕРШІ ДОСЛІДЖЕННЯ ДНК ЗА АНТРОПОЛОГІЧНИМИ МАТЕРІАЛАМИ ТРИПІЛЬСЬКОЇ КУЛЬТУРИ ІЗ ПЕЧЕРИ ВЕРТЕБА

144

тисячолітть та по закінченню Льодовитого періоду звідти розповсюдилися по Європі.

Ми пропонуємо що до того як дістатися від Аравійського півострова до Півдня Франції, палеолітичні люди, що несли в собі “архаїчну” форму групі Н зупинилися біля Карпат, де їх популяція поширилася та її рештки залишилися в регіоні до тих пір поки туди не прийшли неолітичні фермери що несли з собою генетичні

маркери T та J. Таким чином, Вертебські кістки з Н групою мають належати до “архаїчного” типу та належати до палеолітичної, місцевої, популяції що жила в районі Вертеби до появлення там КЛВК. Це пріпущення буде тестируватися в подальших генетичних експериментах.

Таблиця 1. Антропологічні матеріали із печери Вертеба, відібрані у 2005 році, ізотопне датування та групи ДНК.

Кістка Заключення фізичної

антропології Вік (С14) Коллаген в

костях %

Гаплогрупа ДНК

1. Шелепа Жінка 13-17 років, нерівномірне зношення зубів, можливе зубне захворювання.

4,550 ± 90BP (3380-3090 cal BC)

Н; унікальна мутація яка зустрічається у сучасних мешканців Саудівській Аравії

2. Грудний хребець (3-8)

Людина 10-16 років, поверхня травма нанесена після смерті

2,660 ± 80 BP (920-760 cal )BC

Н

3. Ребро (середня частина грудної клітки)

Людина 32-37 років 4,180 +/- 90 BP(2,819-2,663 cal

BC)

Н

4. Об'єкт №1 а) Ліва берцова кістка. б) Ліва п'яточна кістка. в) Грудний хребець г) Середнє ребро. д) Ліва п'яточна кістка.

а-г) Доросла людина (<25 років) д) Дитина (>6 років)

4,420+/- 100 - 4,340+/-100 BP (3,350-2,850 cal

BC)

(Датування по дрібних кістках знайдених на

об'єкті)

г) Не Н, не T/J

5. Об'єкт №2, ліва променева кістка

Доросла людина, відмінна сохранність, рештки охри.

4,600 +/- 80 BP – 4,560 +/- 80

BP (3,520 – 3,100

cal BC) (Датування по землі та вугіллю знайдених на

об'єкті)

2.0 Не встановлювалось.

ПЕРШІ ДОСЛІДЖЕННЯ ДНК ЗА АНТРОПОЛОГІЧНИМИ МАТЕРІАЛАМИ ТРИПІЛЬСЬКОЇ КУЛЬТУРИ ІЗ ПЕЧЕРИ ВЕРТЕБА

145

Sokhatsky M., Nikitin A., Kovaliukh M., Videiko M.

Pilot DNA studies using anthropological material of the Trypillian Culture from the Verteba Cave. Resume

The study of human genetic history is an important assessment tool in the understanding and reconstruction of

human past. This paper describes a pilot study of anthropological material from the Trypillian culture, originating from the Verteba cave, that took place in 2005-2006.

The Verteba cave is a ritual site in Western Ukraine that contains numerous burials and other cultural artifacts from the Trypillia culture. A particular feature of this cave is its unique preservation capabilities, which allow ancient biological matter to be adequately preserved for genetic analysis.

Most of the current views on pre-historic Europe were based on examination and interpretation of artifacts of the material culture. Genetics provides invaluable tools to examine the biological origins of our ancient ancestors, and, thus, helps build a more comprehensive picture of the European past. Mitochondrial DNA (mtDNA) recently became one of the key factors in unlocking the mystery of the origins of European populations. There are several mtDNA types (haplogroups) that can be distinguished in modern European inhabitants, all of them having distinct geographic origins. Haplogroups such as H, V, U, and K seem to represent the pre-glacial inhabitants of Europe. On the other hand, haplogroups T and J seem to represent a more recent human influx into Europe.

In May and December of 2005 we conducted a brief survey of artifacts at Verteba and obtained several samples of human remains from shallow graves near the cave’s entry and from the surface of the cave’s floor. Table 1 provides an analysis of the samples processed to date. Of the three Trypillan-age bones for which mtDNA analysis was performed, two appear to carry the European-specific H haplogroup.

According to modern genetic literature, the settlement of Europe by modern humans, as well as the spread of the H haplogroup, took place in an east-west direction. Furthermore, it appears that the H haplogroup consists of at least four subhaplogroups, with the “archaic” H originating in the Near East some 50,000 years ago and then spreading all over Europe and giving rise to the rest of the H subhaplogroups. Since it is inevitable that any east-west human migration would have to go through Eastern Europe, we suggest that before spreading in Europe, Paleolithic bearers of the “archaic” H haplogroup settled around the Carpathian mountains, and remnants of that population later assimilated with Neolithic farmers and their T and J haplogroups. Thus, the H-bearing Trypilian remains from Verteba should belong to the “archaic” Paleolithic H type. We intend to test this hypothesis in future studies. Table 1. Physical anthropology, chronology (by radiocarbon dating), and mitochondrial DNA haplotype of human

artifacts uncovered in the Verteba Cave during 2005 survey.

Artifact Physical anthropology conclusions

Age(C14) DNA haplogroup

1. Mandible 13-17 yr woman 4,550 ± 90BP (3380-3090 cal BC)

H; unique mutation, possibly of Saudi Arabian origin

2. Thorasic vertebrae (3-8) 10-15 yr person; blunt instrument postmortem trauma

2,660 ± 80 BP (920-760 cal )BC

H

3. Middle rib 32-37 yr person 4,180 ± 90 BP (2,819-2,663 cal BC)

H

4. Site #1 (partial burial) a) Middle rib b) Calcaneous (heel bone), left side

a) Adult (<25 ys) b) Sub-adult (<6 yrs)

4,420 ± 100 BP (3,350-2,850 cal BC) (Small animal bones found at site were used in dating)

a) Not H, not T/J b) not performed

5. Radius, left side Adult (<25 ys), excellent preservation

4,600 ± 80 BP (3,520 – 3,100 cal BC) (soil and charcoal found at site was used in dating)

Not performed

6. Fibula, distal side broken off

Not performed 2,610 ± 80 BP (860-750 cal BC)

H; unique mutation

ПЕРШІ ДОСЛІДЖЕННЯ ДНК ЗА АНТРОПОЛОГІЧНИМИ МАТЕРІАЛАМИ ТРИПІЛЬСЬКОЇ КУЛЬТУРИ ІЗ ПЕЧЕРИ ВЕРТЕБА

146

Рис.4. Відбір зразків та археологічні знахідки із печери Вертеба, дослідження 2005 р.