На 15 июля 2017 г. в коллекции артефактов содержится и зашифровано 1580 экземпляров изделий из кремния, камня, кости и глины. В качестве сырья для производства орудий труда, предметов домашней утвари, приспособлений для хозяйственной деятельности использовалось внешнедоступное сырье: выходы волунного и галичнего кремния, кварцита, яшмы и других кремнисто-яшмовидных пород, каменного плитчатого и крупнозернистого песчанистого материала для производства макроформ(топоры, отбойники, молоты, тесла, диски, кайло и различные кости).

Сырьем для производства костяных орудий служили в основном кости лошади, в меньшей степени кости диких животных и птиц. Наиболее трудоемким являлось керамическое производство, для которого использовалось не только особая глина подходящая для керамического производства, но и различные многочисленные отощители в виде песка, органики, шамота, тальки и др. Все это находилось в пределах ботайского поселения и его округи. Наличие качественной глины, соснового и смешанного леса определяли ботайцам места для их поселений.

Значительная часть коллекции представлена изделиями из яшмовидных и кремневых пород. Это, как правило, скребки, наконечники стрел, дротиков, копии. Также встречаются различные скобели, резчики, сверла и провертки, находящие широкое применение в ежедневной практике хозяйственной и домашней деятельности. Естественно, что в количественном отношении преобладают отходы производства в виде отшепов, сколов и чешуек. Часто на отшепах фиксируются следы сработанности, но без вторичной обработки. Особо следует отметить, что технология изготовления орудий была отшеповой.

Керамический комплекс представлен развалами сосудов, находящиеся еще в культурном слое раскопа, крупными, мелкими фрагментами венчиков, стенок и донных частей посуды. В основном керамика имеет как правило с внутренней и иногда внешней стороны следы нагара либо копоти от костра. На некоторых фрагментах внутренняя часть имеет следы расчесов гребенчатым штампом. Орнаментировалась керамика с внешней стороны определенными зонами - по венчику и шейке, по предплечью и верхней тулова и придонной части. На ботайской керамике часто использовалось гребенчатая, веревочная, резная и техника шагающей гребенки.

Каменные макроформы представляют собой диски и их обломки а также заготовки расколотые пополам, вероятно в процессе сверления и использования в работе. Каменные топоры и кайло также в большей степени представлены обломками.

Состояние артефактов свидетельствует о длительном использовании инструментов в различных сферах хозяйственной и домашней деятельности. Ярким свидетельством тому является данные из раскопок 2011 г., когда радиоуглеродные даты жилища (около 30 дат) показали хронологический интервал в 350 лет. 

Палеозоологический материал.

Изучение остеологических остатков в культурном слое ботайского поселения на протяжении всех лет исследовании позволило определить и понять в относительной степени роль коневодства в сложении степной цивилизации в степях Евразии и развитии мировой ойкумены после становления конно-транспортной коммуникации и культурогенеза степных народов. Палеозоологический материал в 2016-2017 гг. изучают ряд специалистов из России, Франции и Великобритании. Так французский палеогенетик по лошадям Людовик Орландо, Леонид Гайдученко из Челябинска, Алан Оутрам из Великобритании на протяжении ряда лет вносят значительный вклад в проблематику доместикации лошади. В ближайшее время в журнале “Science” группой ученых будет опубликован сенсационный материал об историческом значении ботайской лошади.

Из всего многочисленного остеологического материала (несколько тысяч единиц) лишь 10% являются морфологически определимыми, остальные сильно утилизованы человеком в процессе питания и хозяйственного применения костей лошади.  Таким образом в коллекции учтено 1 742 экземпляров пригодных для морфологического анализа:

  • Пяточные суставы - 42
  • Нижние челюсти со сколотым зубным рядом – 17
  • Фрагменты челюстей с схоронившимся зубным рядом – 62
  • Зубы - 643
  • Первые фаланги – 174
  • Вторые фаланги – 198
  • Копыта – 66
  • Позвонки – 32
  • Ребра – 66
  • Лопатки – 43
  • Тазовые кости – 14
  • Целые пястные и плюсневые кости – 29
  • Расколотые пястные и плюсневые кости – 218
  • Берцовые кости - 50
  • Расколотые трубчатые кости – 88

 Наряду с костями лошади в культурном слое присутствует дикая фауна, представленная разрозненными костными остатками животных:

  • Предположительно ребра собаки – 3
  • Фрагменты пястной кости парно копытного животного – 2
  • Трубчатые кости птиц – 9
  • Грудные кости птиц – 2
  • Рог – 1
  • Хвостовые позвонки – 2
  • Позвонки МРС – 2
  • Бедренные кости МРС – 2
  • Лучевая кость МРС – 1
  • Вторые фаланги МРС – 2
  • Бедренные кости хищников – 2
  • Челюсти хищников – 4
  • Бобровые челюсти – 4

По окончанию всех полевых работ анализом остеологического материала будет заниматься профессор Гайдученко на основе профессиональной заинтересованности проблемами доместикации лошади.

Палеогенетические исследования

Анализ имеющегося археологического материала периода неолит-энеолитического времени и раннего железного века (5-3 век до н.э.), представленного на территории Казахстана и в крупных зарубежных центрах.

Анализ сведений об этногенетической истории населения Казахстана. Ревизия биологического материала, содержащегося в отечественных генетических банках и оценка возможности его использования для анализа популяционно-генетической структуры.

Участие в полевых экспедиционных исследованиях по сбору неолит-энеолитического биоматериала и пополнение генбанка. для проведения молекулярно-генетическич анализов.

Забор образцов костной ткани для палео-генетического исследования. Выделение ДНК и генотипирование образцов Ботайского человека неолит-энеолитического времени по информативным ДНК-маркерам Y-хромосомы. Анализ и определение гаплотипов.

Антропологический анализ костных останков «Ботайский человек» и его значение для решения вопросов рас- и этногенеза на территории Казахстана и сопредельных территорий неолит-энеолитического времени.

Выделение палео-ДНК, генотипирование по маркерам митохондриальной ДНК костных останков находки Ботайского человека. Проведение анализа генетической связи изученного древнего феномена с современным населением Казахстана и историей миграций человечества.

Освещение проблемы возникновения, развития и транформацияБотайской культуры в контексте эффективной адаптационной модели. Роль древних обществ в становлении современной материальной культуры и облика современных казахов (на примере поселения Ботай и других архелологических культур древности).

Анализ антропологических данных «Ботайских» черепов в контексте проблемы формирования физического облика населения  степной полосы Евразии.

Методы: аналитические, социологические, антропологические, молекулярно-генетические и палеогенетические.

Результаты: Проанализированы сведения об этногенетической истории населения Казахстана. Проведен молекулярно-генетический анализ образцов костных останков из культурных слоев памятников эпохи неолит-энеолита. Выделены объекты для палеогенетического обследования.

Проведен частичный ДНК-анализ значимой археологической находки: черепа человека энеолитического периода из поселения Ботай, датированного IV- III тысячелетием до н.э. Представлены исторические сведения, даны археологические и антропологические обоснования к анализу данных находок.

Богатство казахстанского археологического материала свидетельствует о многокомпонентности культуры Казахстана. Огромное влияние на её сложение оказывали политические, экономические и культурные связи с Китаем, Ближним и Средним Востоком, Средней Азией, Поволжьем, Приуральем, Сибирью. Взаимодействие и взаимовлияние различных культур, различных культурных зон явилось важнейшим фактором и в развитии этногенеза.

Междисциплинарная лаборатория популяционной генетики будет проводить анализ информативных ДНК-маркеров у современного населения Казахстана и ценного археологического материала различных исторических периодов для определения возможных генетических связей и решения вопросов этногеномики.

Освещение проблемы возникновения и существования Ботайской культуры на территории Казахстана в контексте эффективной адаптационной модели. Роль древних обществ в становлении современной материальной культуры и облика современных казахов (на примере поселения Ботай и других архелологических культур древности).

Анализ антропологических данных «Ботайских»  черепов в  контексте проблемы формирования  физического облика населения  степной полосы Евразии.

Выделение и анализ палео-ДНК древних костных останков периода неолита из поселения Ботай. Анализ генетической связи изученного древнего феномена с современным населением Казахстана и историей миграций человечества.

По итогам исследований и проведенных анализов разработка научных рекомендаций для государственных органов, в деятельности которых применяются данные результаты исследований.

Этническая история казахского народа корнями уходит в древнейший период заселения территории Казахстана. Первые археологические находки на территории Казахстана относятся к эпохе палеолита. Согласно археологическим и палеоантропологическим данным, начиная с периода позднего палеолита, на территории Казахстана начали распространяться древние племена, относящиеся к андроновскому антропологическому типу древней европеоидной расы.

Возможности популяционно-генетических исследований для решения вопросов истории и этногеномики

Естественно-научные методы исследования для анализа археологических находок и решения вопросов истории применяются давно. Методы физической антропологии, палеозоологии, палеоботаники прочно вошли в археологическую практику. Однако, в основном, они подразумевают изучение останков на макроскопическом уровне. Новые подходы связаны с анализом структуры биологических макромолекул – ДНК и белков. Применительно к археологическим источникам наибольший потенциал имеют палеогенетические исследования. Их задачей являются получение и анализ структуры молекул ДНК из биологических останков различного возраста, не подвергавшихся заранее специальным процедурам консервации ДНК. Молекулярно-генетический анализ современного материала предоставляет информацию, с помощью которой можно определить генетическое родство и реконструировать исторические связи. 

Последние годы на рубеже двух столетий ознаменованы стремительным прогрессом в области молекулярной генетики человека. Благодаря реализации ряда крупных международных геномных проектов («Геном человека», проект по идентификации структуры групп однонуклеотидного полиморфизма (HapMap), «Генография», проект определения разнообразия человеческого генома (HGDP)) накоплена громадная по объему информация об изменчивости генома человека, разработаны новые эффективные технологии типирования ДНК, созданы интерактивные информационные базы данных, появились и успешно развиваются новые научные дисциплины, такие, например, как этногеномика.

Основной задачей этногеномики является изучение особенностей геномного полиморфизма и геномного разнообразия на разных уровнях популяционной системы населения – отдельных популяций, этносов, этнотерриториальных общностей.

Для анализа генофонда популяций и отдельных этносов, определения их основных характеристик, динамики, истории и географии используется огромное множество полиморфных маркеров: высокополиморфные локусы кодирующих генов, инсерционно-делеционный полиморфизм, микро- и минисателлиты, однонуклеотидные замены (SNP) [1].

Нельзя не учитывать, что в связи с интенсивным развитием молекулярной генетики появляются новые данные о генофондах народонаселения, животных, растений и микроорганизмов, апробируются новые типы ДНК-маркеров, создаются адекватные модели математической обработки результатов с учетом временных и пространственных параметров.

С позиций популяционных исследований можно выделить 3 основные широко используемые группы маркеров ДНК:

  1. маркеры митохондриальной ДНК (мтДНК);
  2. аутосомные маркеры;
  3. STR (short terminal repeats) – маркеры Y-хромосомы.

Популяционный полиморфизм каждой группы определяется факторами микроэволюции: миграций, селекцией, генетическим дрейфом и мутациями. В популяционных исследованиях большую значимость имеет не изменчивость отдельного локуса, а гаплотип – сочетание аллелей тесно сцепленных полиморфных локусов [2].

Для анализа происхождения этносов и установления связей между древним и современным населением все большее значение приобретают масштабные исследования различных видов полиморфизма, полученные на основе полного секвенирования ДНК, представляющих археологические находки и современные популяции.

Для этой цели на основе чиповых технологий секвенирования интенсивно разрабатываются панели для массового анализа однонуклеотидных полиморфизмов (SNParray).

Анализ энеолитического человека с поселения Ботай.

Освещение проблемы возникновения и существования Ботайской культуры на территории Казахстана в контексте эффективной адаптационной модели. Роль древних обществ в становлении современной материальной культуры и облика современных казахов (на примере поселения Ботай и других архелологических культур древности).

Данная проблема рассматривается в качестве обоснования к проведению палеогенетических исследований весьма значимого археологического открытия – поселения Ботай. Помимо расположения (Северо-Запад Казахстана и практически в самом центре Евразии), Ботай является первым крупным поселением человека энеолитического периода, а также, возможно, представляет первые свидетельства одомашнивания лошади на Евразийском континенте. Значимость данного открытия для Казахстана и культуры кочевников несомненна.

Стоит отметить, что по ботайским материалам была проведена датировка костного материала английскими учеными [3]. Согласно полученным данным радиоуглеродного анализа древние кости датированы в пределах IV-III тыс. до н.э.

Анализ антропологических данных «Ботайских»  черепов в  контексте проблемы формирования  физического облика населения  степной полосы Евразии.

Доступные для анализа 4 черепа ботайцев из раскопок 1981-1983 гг. в настоящее время находятся в фондах Северо-Казахстанского областного Музейного объединения в городе Петропавловск.

Рисунок 1 -  Череп из поселения Ботай, скелет 2

Рисунок 2 -  Череп из поселения Ботай, скелет 3

Рисунок 3 – Череп из поселения Ботай, скелет 4

На черепе скелета 4 были зафиксированы два трепанационных отверстия в теменной области [4]. Осмотр трепанационного отверстия выявил сквозной характер трепанаций и сработанность внешнего края, что по всей видимости, свидетельствует об осторожном выполнении процедуры вскрытия черепной коробки, с большим наклоном инструмента (рисунок 4). По всей вероятности сделаны они были для уменьшения риска повреждения мягких тканей внутри черепной коробки.

Рисунок 4 - Трепанационные отверстия на черепе скелета 4

Вероятно, трепанационные отверстия были выполнены незадолго до смерти индивида. Однако, по данным Зайберта В.Ф. [5] человек после трепанации жил около 14-18 лет, и после смерти череп хранился в жилище, возможно, в качестве божества.  К сожалению, определить причину по которой выполнялись данные действия сложно. Обычно их называют символическими трепанациями. На сегодняшний день это самые древние трепанации на территории Казахстана.

Научные сотрудники РГП «Институт общей генетики и цитологии» по руководством Л. Б. Джансугуровой активно взаимодействуют с передовыми научными центрами в области палеогенетики и выдающимися учеными в этой области:

Сотрудничество с исследовательской группой, под руководством СвантеПаабо получившего Нобелевскую премию за свои достижения в изучении истории человечества с помощью современных генетических подходов, расширить возможности казахстанской науки в проведении современных историко-генетических исследовании.              

В качестве кандидатур для стажировок были определены 4 перспективных молодых сотрудника Лаборатории популяционной генетики, имеющих достаточный уровень теоретической подготовки, хорошие навыки в экспериментально-методической деятельности в области молекулярной генетики в том числе и участник проекта «Ботай» Иксан О. А (Рсунок 5,6).

 

Рисунок 5 – Стажер Иксан О. А. работает с древней ДНК в условиях суперстерильности

На основе специальной программы исторических исследований, учрежденной Президентом Республики Казахстан Н.А. Назарбаевым «Народ в потоке истории», базирующейся на стратегическом видении национальной истории и безвозмездного инициативного сотрудничества исходящей из важности генетических исследовании для реконструкции древней истории Казахстана и степной цивилизации Евразии в 2015 году был заключен договор между РГП МОН РК «Институт общей генетики и цитологии» и руководителем ботайской археологической экспедиции В. Ф. Зайбертом (Рисунок 7).

Рисунок 6 – Сертификат стажера Иксан О. А.

В фондах ботайской экспедиции было много остеологического материала, относящегося к лошади. Вместе с профессором Зайбертом была определена также стратегия исследования человеческих останков. Всего магистром Иксаном О. А. было обработано ботайские черепа, относящиеся к 2 мужским и к 2 женским.

В марте 2017 года Зайберт В. Ф.  предоставил новый биоматериал костных останков древнего человека, найденного осенью 2016 года (Рисунок 8).

Рисунок 7 - Забора образцов костной ткани человека с поселения Ботай.

На фото Зайберт В.Ф., Джансугурова Л. Б., Иксан О. А. Июль 2015 г.

Позже на основе данного сотрудничества был заключен меморандум между РГП «Институт общей генетики и цитологии» и ТОО «КазНИИК» о совместной работе (Рисунок 9). Приложение.

Рисунок 8 - Спил необходимого количества биоматериала.

На фото автор открытия Зайберт В. Ф. и сотрудник лаборатории Иксан О. А.

Позже на основе данного сотрудничества был заключен меморандум между РГП «Институт общей генетики и цитологии» и ТОО «КазНИИК» о совместной работе (Рисунок 9). Приложение.

Рисунок 9 – Непосредственное участие сотрудника лаборатории палеогенетикиИксан О. А.

В поисках новых погребении на поселении Ботай. (Июль 2017 г.)

Спил с внутренней части черепа (кусочек губчатой ткани Glenoidfossa)  производили с помощью высокопроизводительного многофункционального инструмента, работающего на разных скоростях и снабженного съемными алмазными насадками (дисками) для распиливания – Dremel 4000. При выпиливании старались избегать излишнего нагрева костной ткани (во избежание возможной деградации ДНК) и нарушения внешнего облика древнего объекта. На рисунке 10 представлены этапы забора фрагмента Glenoidfossa и зуба для ДНК анализа.

Рисунок 10 - Забор фрагментов костной ткани с черепа человека из поселения Ботай (КГКП «Северо-Казахстанское областное музейное объединение», г. Петропавловск).

На фото МНС лаборатории палегенетикиИксан О. А.

Выделение и анализ палео-ДНК древних костных останков человека периода энеолита из поселения Ботай.

Для выделения ДНК использовали зуб и образец губчатой ткани с внутренней части  (Glenoidfossa) черепа ботайца (Рисунок 11, 12). Сохранность материала для такого древнего объекта периода энеолита была хорошей, наверное, ввиду сухости песчано-глинистых почв Ботая.

 

Рисунок 11 - А – зуб; Б – спил с черепа - Glenoidfossa

Костные образцы человека с поселения Ботай перед выделением ДНК

Рисунок 12 - Выделение палео-ДНК ботайца и его анализ

Качественный и количественный анализ образцов палео-ДНК.

Анализ генетической связи энеолитического человека с поселения Ботай с современным населением Казахстана и историей миграций человечества.

С помощью программного обеспечения Haplofind была определена гаплогруппамтДНКэнеолитического человека с поселения Ботай:  K1b2 гаплотип.

Согласно гипотезам, гаплогруппаК возникла в Западной Азии, как субкладгаплогруппы U8b где-то 20 000 – 38 000 лет назад. Согласно анализу древних объектов с территории Европы, эта группа отсутствовала в популяциях охотников-собирателей (WHG), которые населяли Западную и Центральную Европу до неолитического периода. K1a, K1b и K2a субклады были найдены среди фермеров раннего неолита из Ближнего Востока и у ранних европейских популяций фермеров [6].

Интересно, что  мутация A10398G, определяющая гаплогруппу K1 может быть связана с увеличением продолжительности жизни [7] и защищать от развития нервных болезней и психических расстройств, например от болезни Паркинсона [8], шизофрении, биполярного расстройства и большой депрессии. Эта мутация встречается также в субкладов K2a11.

Возраст гаплогруппы K1b2 оценивается в промежутке от 5 300 до 16 300 лет назад (10,791.5 ± 5,462.6; CI=95% [9]. Эта группа имеет 2 субклада, распространенных в настоящее время в Центральной и Северной Европе (K1b2a), а также в Западной континентальной Европе (K1b2b). На рисунке 13 показана встречаемость этой клады мтДНК среди современного населения. Нашу находку мы отметили на карте звездочкой.

 *Звездочкой помечено обнаружение данного гаплотипа у древних людей с территории Казахстана

Рисунок 13 – Встречаемость гаплогруппы K1b2 среди современного населения

(карта с сайта http://www.familytreedna.com/public/...?section=mtmap)

Исследования Березиной Г.М. с соавторами показали частоту встречаемости гаплогруппы К среди современных казахов 2,6%.

Сайт FamilyTreeDNA  -Kz-DNA project представляет результаты анализа мтДНК 82 современных казахов. Среди них 2 человека демонстрируют наличие K гаплотипа и 1 человек - K1a4.

Наши исследования 100 человек, знающих свои материнские родословные, не показали наличия К группы среди обследованных современных казахов. Однако в литературе есть упоминания [10, 11] о низкой частоте встречаемости субкладов (K1b2a2b и K1b2a2*) этой группы у современных бурят и хамниган.  

Таким образом, можно считать, что определение гаплогруппы K1b2 у древних людей с территории Центральной Евразии является первым свидетельством появления K1b2 гаплотипа в Центральной Евразии, на территории Северного Казахстана, откуда, возможно он имел широкое распространение на Запад (Европа) и незначительное – на Восток (Алтай).

Символ независимого Казахстана монумент Байтерек гавная достопримечательность столицы.