Genetic Reconstruction of Ancient Northern European Cattle and Sheep Populations

Näytä kaikki kuvailutiedot

Permalink

http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-4476-8
Julkaisun nimi: Genetic Reconstruction of Ancient Northern European Cattle and Sheep Populations
Tekijä: Niemi, Marianna
Muu tekijä: Helsingin yliopisto, lääketieteellinen tiedekunta
Väestön terveyden tohtoriohjelma
Opinnäytteen taso: Väitöskirja (artikkeli)
Tiivistelmä: Ancient DNA holds tremendous potential to answer multidisciplinary research covering topics in evolution and origins of species, their population genetics and migration. The data produced can also be used to date events in the history of particular species. Here, for the first time, these aspects are studied by analysing ancient and contemporary DNA samples from cattle and sheep from the north-east Baltic Sea region (NEBSR). The study is particularly focused in exploration of the genetic variation, frequency of local variants, origin of endangered native breeds and the beginning and development of animal husbandry in the northernmost latitudes of agriculture. This thesis binds the genetic, statistic and modelling results into a wide multidisciplinary context. By sampling 109 ancient specimens found in 66 archaeological sites and DNA samples from contemporary native breeds, the genetic history of NEBSR cattle and sheep was reconstructed from prehistory to the present. Ancient ancestral animal populations in NEBSR were different compared to current cattle and sheep. Maternally and paternally inherited mtDNA and Y-chromosomal markers revealed ancient lineages, which are no longer found in contemporary populations. Ancient and modern haplogroup data supported geographical mtDNA haplogroup distribution and expansion processes starting around 10000 BP (before present) from the Near Eastern domestication centre, expanding over the European continent and finally reaching NEBSR around 4500 – 3000 BP. A closer comparison to ancient and contemporaneous western Eurasian mtDNA data using phylogenetically younger lineages of mtDNA suggests dual origin for NEBSR cattle and sheep, the European mainland and Pontic Steppe in the Middle Volga region in western Russia. Bayesian reconstruction of effective population sizes supports a small initial population and slow beginning of animal husbandry in NEBSR. The burst of animal husbandry in the NEBSR was genetically dated to the Middle and Late Iron Age (400-1000 AD) in line with a similar burst of cereal cultivation as detected from fossil pollen from lake sediments. Throughout history, NEBSR domestic animal populations have been changing. Major changes in NEBSR have happened at least twice: in the Late Iron (Viking) Age (800-1200 AD), with the migration of Swedish farmers, in early Medieval Ages and again in the modern period, when the native breeds were dominated by global commercial dairy breeds. The associated changes in phenotype are demonstrated by the colour defining MC1R gene analysed from ancient and contemporary cattle. Iron Age cattle had a higher frequency for dominant black colour, while along with new Medieval cattle, more recessive red and wild-type alleles entered into NEBSR cattle populations. Cattle in NEBSR used to be multi-coloured throughout history, until reaching their current form in the 20th century. The breeding in prehistoric and early historic periods was an unfocused, culture-environmental selection, favouring genetic combinations that survive in the harsh historical environments. The beginning of a conscious improvement of populations by artificial selection of breeding animals likely dates to the Post-Medieval period, with constantly increasing skill and intensity during the modern period. The combination of first culture-environmental and later more goal-determinate selective breeding resulted in local animal types and, consequently, in native breeds currently valued for their national heritage, generally good health and high efficiency in low-input conditions.Esihistoriallisista ja historiallisista kudosjäänteistä eristetty muinais-DNA voi vastata monitieteisisiin tutkimuskysymyksiin evoluutiosta ja lajien alkuperästä, niiden populaatiogenetiikasta ja migraatiosta sekä ajoittaa tapahtumia populaatioiden historiassa. Ensimmäistä kertaa Suomessa kotieläinten geneettistä muuntelua ajassa ja karjanhoidon historiaa tutkittiin analysoimalla muinais- ja nyky-DNA:ta Suomen ja lähialueiden naudoista ja lampaista. Tutkimuksessa tarkasteltiin erityisesti naudan ja lampaan geneettistä variaatiota, kotimaisten vaarantuneiden maatiaisrotujen alkuperää, karjankasvatuksen varhaista historiaa Suomessa sekä kotieläinkantojen kehitystä esihistoriasta nykyaikaan. Tutkimuksessa analysoitiin 109 naudan ja lampaan muinaisjäännettä 66 arkeologiselta kaivauspaikalta Suomesta, Virosta ja Viipurista. Varhaiset kotieläimet poikkesivat geneettisesti nykyisistä naudoista ja lampaista. Mitokondrio DNA (mtDNA) ja Y-kromosomaaliset markkerit paljastivat muinaisia haplotyyppejä ja haploryhmiä, joita ei enää tavata nykyaikaisissa populaatioissa. Haploryhmätasolla muinais- ja nyky- mtDNA aineisto tuki nykyaineistosta havaittua haploryhmien maantieteellistä jakaumaa Euroopassa ja kotieläinten leviämisteoriaa Lähi-Idän kesytyskeskuksesta alkaen noin 10000 vuotta sitten, leviten yli Euroopan mantereen ja lopulta saavuttaen Itäisen Itämeren alueen noin 4500-3000 vuotta sitten. Lähempi vertailu haplotyyppi tasolla viittaa kahteen alkuperään: Euroopan manneralue ja Keski-Volgan arot länsi- Venäjällä. Bayesiläinen efektiivisen populaatiokoon rekonstruktio esihistoriasta nykyaikaan tukee pientä alkupopulaatiota ja hidasta karjankasvatuksen alkua itäisen Itämeren rannikkoalueilla. Geneettinen ajoitus karjankasvatuksen yleistymiselle sivuelinkeinosta pääelinkeinoksi ajoittui keskeiselle ja vahvistui edelleen myöhäisellä rautakaudella (400-1000 jKr.), mikä on linjassa fossiilisissa siitepölytutkimuksissa havaitun samanaikaisen viljan viljelyn voimakkaan yleistymisen kanssa Lounais-Suomessa. Itäisen Itämeren alueen kotieläinpopulaatiot ovat muuttuneet läpi historian. Suuria muutoksia kotieläinkannoissa on tapahtunut ainakin kahdesti: myöhäisen rautakauden (Skandinaviassa viikinkiajan) ja keskiajan taitteessa, kun Ruotsista varhaisella keskiajalla saapuneet uudisasukkaat toivat Suomeen uutta karjaa ja uudelleen nykyajalla, kun kotimaiset maatiaisrodut ovat lähes korvautuneet globaaleilla maitoroduilla. Samanaikaiset muutokset fenotyypeissä osoitettiin muinaisista ja nykynaudoista turkinväriä koodaavan MC1R geenin alleelifrekvensseistä. Dominoiva musta väri oli yleisempi rautakauden naudoilla, kun taas keskiajalla uusien nautojen mukana resessiivinen punainen ja villityyppi yleistyivät. Itäisen Itämeren naudat olivat moniväristä karjaa läpi historian, kunnes 1900 luvulla saavuttivat nykyiset rotutyypilliset värityksensä. Esihistoriallisella ja varhaisella historiallisella ajalla kotieläinpopulaatioita muokkasi etupäässä kulttuuriympäristön valinta, joka suosi karuihin kasvatusoloihin parhaiten sopeutuneita yksilöitä. Tavoitteellisempi siitoseläinten valinta ja jalostus alkoivat keskiajan lopulla tai viimeistään uudella ajalla, jatkuen yhä taitavammin ja intensiivisemmin nykyajalla. Yhdistelmä ensin kulttuuriympäristön valintaa ja myöhemmin tavoitteellisempaa keinotekoista valintaa johti paikallisten historiallisten eläintyyppien ja edelleen kotimaisten maatiaisrotujen kehittymiseen, joita nykyään arvostetaan yleisesti hyvän terveytensä, vähäisin tuotantopanoksin saavutetun tuotantokyvyn ja kansallisen kulttuuriperintönsä vuoksi.
URI: URN:ISBN:978-951-51-4476-8
http://hdl.handle.net/10138/253103
Päiväys: 2018-11-16
Avainsanat: Populaatiogenetiikka
Tekijänoikeustiedot: Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty.


Tiedostot

Tiedosto(t) Koko Formaatti Näytä

Tähän julkaisuun ei ole liitetty tiedostoja

Viite kuuluu kokoelmiin:

Näytä kaikki kuvailutiedot