Genetická variabilita populací z doby bronzové z území České republiky

Mgr. et Mgr. Anna Šenovská, Ph.D.

Doctoral thesis

Genetical variability of human populations from territory of Czech Republic dated to Bronze Age

Abstract:

Sekvenování starobylého mitochondriálního genomu je nástroj ke studiu původu, migrace a vzájemných vazeb dávných populací. Práce se starobylou DNA vyžaduje pečlivý přístup s nejistým výsledkem z důvodu nízké koncentrace DNA v izolátu, fragmentárnosti DNA, modifikovaných bází, přítomnosti inhibitorů a rizika kontaminace recentní DNA. Kompletní analýza starobylé DNA zahrnuje multidisciplinární přístup především z oblastí archeologie, antropologie, molekulární biologie, genetiky, statistiky a bioinformatiky. V disertační práci byly analyzovány vzorky z koster z hybridizační zóny dvou kultur doby bronzové, konkrétně z pohřebiště únětické kultury Brno-Tuřany a z pohřebiště nitranské kultury s prvky únětické kultury Hroznová Lhota. Cílem disertační práce bylo ověřit, jestli jsou jedinci z těchto dvou populací geneticky odlišní, tj. jestli mají jinou distribuci mitochondriálních haploskupin. Celkem bylo analyzováno 44 vzorků a u 34 z nich se podařilo osekvenovat mitogenom. Sekvenování proběhlo ve čtyřech sekvenačních bězích s postupnými optimalizačními modifikacemi, především zahuštění izolátu za účelem zvýšení koncentrace, navýšení počtu amplifikačních cyklů u přípravy knihoven, použití různých komerčních kitů na přípravu sekvenačních knihoven a obohacení mitochondriální DNA či navýšení počtu knihoven v jednom poolu. Celkem bylo identifikováno devět různých haploskupin, a to W, N, V, H, U a K na pohřebišti Brno-Tuřany a I, J, T, H, U a K na pohřebišti Hroznová Lhota. Všechny haploskupiny byly identifikovány v Evropě na jiných lokalitách v pozdním neolitu nebo v době bronzové, mnohé z nich byly určeny na jiných lokalitách únětické kultury či mierzanowické kultury (kultura příbuzná nitranské). V Hroznové Lhotě byly identifikovány dva haplotypy vyskytující se v páru, což naznačuje bližší příbuzenský svazek jedinců. Distribuce haploskupin mezi pohřebištěmi byla rovnoměrná, na základě výpočtů populační genetiky se jedinci z pohřebiště Brno-Tuřany a Hroznová Lhota jeví jako příslušníci jedné geneticky homogenní populace bez jakéhokoliv náznaku rozdělení do subpopulací.

Abstract:

Ancient mitogenome sequencing is a tool for studying origin, migration and mutual contact of past populations. Working with ancient DNA requires precise handling because of low DNA concentration in the extract, fragmented DNA, modified nucleotides, presence of inhibitors and potential contamination with recent DNA. A complete analysis of ancient DNA involves a multidisciplinary approach including the fields of archaeology, anthropology, molecular biology, genetics, statistics and bioinformatics. In this PhD thesis, bone samples from a melting pot of two Bronze age cultures were analysed. The samples were from a burial site Brno-Tuřany (Únětice culture) and Hroznová Lhota (Nitra culture with Únětice culture’s influence). The aim of the thesis was to examine genetic variability of the two populations and their mitochondrial haplotypes diversity. In total, 44 samples were analysed, out of which 34 mitogenomes were successfully sequenced. There were four sequencing runs which were gradually optimized. Specifically, the optimized modifications were concentrating the DNA extracts, increasing the number of amplification cycles during library preparation, using different commercial kits for library preparation and mitochondrial enrichment, and increasing the number of samples in one pool. In total, there were nine haplogroups identified. Specifically, the W, N, V, H, U, and K haplogroups were identified in the Brno-Tuřany burial site, and I, J, T, H, U, and K in the Hroznová Lhota burial site. The presence of the haplogroups was confirmed by different studies in Europe in the late neolith and the Bronze age. Moreover, some of the confirmed haplogroups from different locations belonged to the Únětice and Mierzanowice culture (close to Nitra culture). In Hroznová Lhota, there were two pairs of the same haplotypes, potentially indicating that the individuals with these haplotypes might have been related. Overall, the distribution of the haplogroups between the burial sites was similar. Based on population genetics’ calculations, it seems that the individuals from both burial sites seem to belong to one homogenous population without any sign of divergence into subpopulations.

Keywords

starobylá DNA, mitochondriální DNA, sekvenování, mitogenom, genetická variabilita, doba bronzová, ancient DNA, mitochondrial DNA, sequencing, mitogenome, genetic variability, Bronze Age

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 26. 7. 2021

Thesis defence

• Date of defence: 1. 10. 2021
• Supervisor: doc. RNDr. Eva Drozdová, Ph.D.
• Reader: doc. Mgr. Zdena Nerudová, Ph.D., prof. RNDr. Mária Vondráková, CSc.

Masaryk University

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Molecular and Cell Biology and Genetics / Molecular and Cell Biology and Genetics