Det største antikke DNA-studie nogensinde belyser årtusinder af syd- og centralasiatisk forhistorie

Den hidtil største undersøgelse af gammelt menneskeligt DNA, sammen med det første genom af et individ fra den gamle Indus Valley Civilization, afslører i hidtil uset detalje de skiftende herkomst for central- og sydasiatiske befolkninger over tid.

Forskningen, offentliggjort online 5. september i et par artikler i Videnskab og Celle , besvarer også mangeårige spørgsmål om landbrugets oprindelse og kilden til indoeuropæiske sprog i Syd- og Centralasien.

Genetikere, arkæologer og antropologer fra Nordamerika, Europa, Centralasien og Sydasien analyserede genomerne af 524 aldrig tidligere undersøgte oldtidsindivider. Arbejdet øgede det verdensomspændende samlede antal offentliggjorte gamle genomer med omkring 25 procent.

Ved at sammenligne disse genomer med hinanden og med tidligere sekventerede genomer, og ved at sætte informationen i kontekst sammen med arkæologiske, sproglige og andre optegnelser, forskerne udfyldte mange af nøgledetaljerne om, hvem der boede i forskellige dele af denne region fra den mesolitiske æra (ca. 12, 000 år siden) til jernalderen (indtil omkring 2, 000 år siden), og hvordan de forholder sig til de mennesker, der bor der i dag.

"Med så mange prøver, vi kan detektere subtile interaktioner mellem populationer såvel som outliers inden for populationer, noget, der først er blevet muligt i de sidste par år gennem teknologiske fremskridt, "sagde David Reich, co-senior forfatter af begge artikler og professor i genetik ved Blavatnik Institute ved Harvard Medical School.

"Disse undersøgelser taler om to af de mest dybtgående kulturelle transformationer i det gamle Eurasien - overgangen fra jagt og indsamling til landbrug og spredningen af ​​indoeuropæiske sprog, som i dag tales fra de britiske øer til Sydasien – sammen med folks bevægelser, " sagde Vagheesh Narasimhan, med-førsteforfatter af begge artikler og en postdoc i Reich-laboratoriet. "Undersøgelserne er særligt vigtige, fordi Central- og Sydasien er så understuderede dele af verden."

"Et af de mest spændende aspekter af denne undersøgelse er den måde, den integrerer genetik med arkæologi og lingvistik, " sagde Ron Pinhasi fra universitetet i Wien, co-senior forfatter af Videnskab papir. "De nye resultater dukkede op efter at kombinere data, metoder og perspektiver fra forskellige akademiske discipliner, en integrerende tilgang, der giver meget mere information om fortiden, end nogen af ​​disse discipliner kunne alene."

"Ud over, indførelsen af ​​nye prøveudtagningsmetoder gjorde det muligt for os at minimere skader på skeletter og samtidig maksimere chancen for at opnå genetiske data fra områder, hvor DNA-bevaring ofte er dårlig, " tilføjede Pinhasi.

Sprogtast

Indoeuropæiske sprog – inklusive hindi/urdu, bengali, Punjabi, persisk, Russisk, Engelsk, Spansk, Gælisk og mere end 400 andre – udgør den største sprogfamilie på Jorden.

I årtier, specialister har diskuteret, hvordan indoeuropæiske sprog kom til fjerne dele af verden. Spredte de sig via hyrder fra den eurasiske steppe? Eller rejste de med bønder, der flyttede mod vest og øst fra Anatolien (det nuværende Tyrkiet)?

Et papir fra 2015 af Reich og kolleger indikerede, at indoeuropæiske sprog ankom til Europa via steppen. Det Videnskab Undersøgelse gør nu en lignende sag for Sydasien ved at vise, at nutidens sydasiater har få, om overhovedet nogen, aner fra landmænd med anatolske rødder.

"Vi kan udelukke en storstilet spredning af landmænd med anatoliske rødder til Sydasien, midtpunktet i den 'anatolske hypotese', at en sådan bevægelse bragte landbrug og indoeuropæiske sprog ind i regionen, " sagde Reich, som også er efterforsker af Howard Hughes Medical Institute og Broad Institute. "Da ingen væsentlige bevægelser af mennesker fandt sted, dette er skakmat for den anatolske hypotese."

En ny linje af beviser til fordel for en steppeoprindelse for indoeuropæiske sprog er påvisningen af ​​genetiske mønstre, der forbinder talere af de indo-iranske og balto-slaviske grene af indoeuropæisk. Forskerne fandt ud af, at nutidens talere fra begge grene stammer fra en undergruppe af steppepastoralister, der bevægede sig vestpå mod Europa næsten 5, 000 år siden og spredte sig derefter tilbage østpå til Central- og Sydasien i det følgende 1, 500 år.

"Dette giver en enkel forklaring i form af gamle bevægelser af mennesker for de ellers forvirrende fælles sproglige træk ved disse to grene af indoeuropæisk, som i dag er adskilt af store geografiske afstande, sagde Reich.

En anden bevislinje til fordel for en steppeoprindelse er forskernes opdagelse, at af de 140 nuværende sydasiatiske befolkninger analyseret i undersøgelsen, en håndfuld viser en bemærkelsesværdig stigning i aner fra steppen. Alle undtagen én af disse steppeberigede befolkninger er historisk præstelige grupper, herunder brahminer - traditionelle vogtere af tekster skrevet på det gamle indoeuropæiske sprog sanskrit.

"Opdagelsen af, at brahminer ofte har flere steppe-forfædre end andre grupper i Sydasien, kontrollere for andre faktorer, giver et fascinerende nyt argument til fordel for en steppeoprindelse for indoeuropæiske sprog i Sydasien, sagde Reich.

"Denne undersøgelse har udfyldt en stor brik af puslespillet omkring spredningen af ​​indoeuropæisk, " sagde medforfatter Nick Patterson, forskningsstipendiat i genetik ved HMS og en stabsforsker ved Broad Institute of MIT og Harvard. "Jeg tror på, at billedet på højt niveau nu er forstået."

"Dette problem har været i luften i 200 år eller mere, og det bliver nu hurtigt løst, " tilføjede han. "Det er jeg meget begejstret for."

Landbrugets oprindelse

Undersøgelserne informerer om en anden langvarig debat, denne om, hvorvidt skiftet fra en jagt- og samlerøkonomi til en økonomi baseret på landbrug i højere grad var drevet af menneskers bevægelser, kopiering af ideer eller lokal opfindelse.

I Europa, old-DNA undersøgelser har vist, at landbruget ankom sammen med en tilstrømning af mennesker med aner fra Anatolien.

Den nye undersøgelse afslører en lignende dynamik i Iran og Turan (det sydlige Centralasien), hvor forskerne fandt ud af, at anatolsk-relaterede aner og landbrug ankom omkring samme tid.

"Dette bekræfter, at udbredelsen af ​​landbruget ikke kun indebar en rute mod vest fra Anatolien til Europa, men også en rute mod øst fra Anatolien til regioner i Asien, der tidligere kun var beboet af jæger-samlergrupper, " sagde Pinhasi.

Derefter, da landbruget spredte sig nordpå gennem bjergene i Indre Asien tusinder af år efter at have taget fat i Iran og Turan, "forbindelserne mellem herkomst og økonomi bliver mere komplekse, " sagde arkæolog Michael Frachetti fra Washington University i St. Louis, co-senior forfatter, der ledede meget af skeletprøvetagningen for Videnskab papir.

Omkring 5, For 000 år siden, fandt forskerne, sydvestlige asiatiske herkomst flød nordpå sammen med landbrugsteknologi, mens sibiriske eller steppe-forfædre strømmede sydpå til det iranske plateau. Det to-vejs bevægelsesmønster fandt sted langs bjergene, en korridor, som Frachetti tidligere viste, var en "silkevej fra bronzealderen", langs hvilken folk udvekslede afgrøder og ideer mellem øst og vest.

I Sydasien, imidlertid, historien fremstår helt anderledes. Ikke alene fandt forskerne intet spor af den anatolske herkomst, der er et kendetegn for udbredelsen af ​​landbruget mod vest, men den iransk-relaterede herkomst, de opdagede i sydasiater, kommer fra en slægt, der adskilte sig fra gamle iranske bønder og jæger-samlere, før disse grupper splittes fra hinanden.

Forskerne konkluderede, at landbrug i Sydasien ikke skyldtes bevægelsen af ​​mennesker fra de tidligere landbrugskulturer i vesten; i stedet, lokale fodermænd tog den til sig.

"Før steppepastoralistens ankomst, der bringer deres indoeuropæiske sprog omkring 4, For 000 år siden, vi finder ingen beviser for store bevægelser af mennesker til Sydasien, sagde Reich.

Første glimt af Indus Valley Civilisations herkomst

Løber fra Himalaya til Det Arabiske Hav, Indus River Valley var stedet for en af ​​de første civilisationer i den antikke verden, blomstrer mellem 4, 000 og 5, 000 år siden. Folk byggede byer med indbyggere i titusinder. De brugte standardiserede vægte og mål og byttede varer med steder så fjerntliggende som Østafrika.

Men hvem var de?

Før nu, genetikere var ude af stand til at udtrække levedygtige data fra skeletter begravet på Indus Valley Civilization arkæologiske steder, fordi varmen og det flygtige klima i det sydlige lavland har forringet det meste DNA ud over forskernes evne til at analysere det.

Det Celle papir ændrer dette.

Efter screening af mere end 60 skeletprøver fra den største kendte by i Indus Valley Civilization, kaldet Rakhigarhi, forfatterne fandt en med et strejf af gammelt DNA. Efter mere end 100 sekventeringsforsøg, de genererede nok data til at nå meningsfulde konklusioner.

Den gamle kvindes genom matchede dem fra 11 andre gamle mennesker rapporteret i Videnskab papir, der boede i det nuværende Iran og Turkmenistan på steder, der vides at have udvekslet genstande med Indus Valley Civilization. Alle 12 havde en karakteristisk blanding af herkomst, herunder en slægt relateret til sydøstasiatiske jæger-samlere og en iransk slægt specifik for Sydasien. Fordi denne blanding var anderledes end de fleste mennesker, der boede i Iran og Turkmenistan på det tidspunkt, forfatterne foreslår, at de 11 personer, der er rapporteret i Videnskab papir var migranter, sandsynligvis fra Indus Valley Civilization.

Ingen af ​​de 12 havde beviser for herkomst fra steppepastoralister, i overensstemmelse med modellen, at den gruppe endnu ikke var ankommet til Sydasien.

Det Videnskab papir viste endvidere, at efter faldet i Indus Valley Civilization mellem 4, 000 og 3, 500 år siden, en del af den gruppe, som disse 12 individer tilhørte, blandet med folk fra nord, som havde steppe-pastoralistiske aner, danner de forfædres nordindianere, en af ​​de to primære forfædres befolkninger af nutidens mennesker i Indien. En del af den oprindelige gruppe blandede sig også med folk fra halvøen Indien for at danne den anden primære kildebefolkning, de forfædres sydindianere.

"Blandinger af de forfædres nordindianere og forfædres sydindianere - som begge skylder deres primære herkomst til folk som dem fra Indus Valley Civilization-individet, vi sekventerede - danner den primære herkomst af sydasiatere i dag, " sagde Patterson.

"Undersøgelsen forbinder nutidens sydasiater direkte med de gamle folk i Sydasiens første civilisation, " tilføjede Narasimhan.

Forfatterne advarer om, at analyse af genomet af kun et individ begrænser de konklusioner, der kan drages om hele befolkningen i Indus Valley Civilization.

"Mit bedste gæt er, at Indus Valley Civilization selv var genetisk ekstremt forskelligartet, " sagde Patterson. "Yderligere genomer vil helt sikkert berige billedet."