Information on the sex, age, and ethnic compositions; reproductive parameters; intensity of natural selection (Crow's indices); and surname diversity of three rural populations (the Byadi, Dyupsya, and Cheriktey villages) of the Ust-Aldan ulus (district) of Sakha Republic (Yakutia) has been analyzed. The rural Yakut population of the Ust-Aldan ulus is demographically young (the mean age 25-31 years) and characterized by low outbreeding, unfavorable sex ratio in both prereproductive and reproductive ages, and high fertility (3.58-5.45 children surviving until the reproductive age per woman that has completed the reproductive period), although the actual reproductively active period is shorter than half its physiological duration. In the structure of total selection, the differential-fertility component is considerably greater than the differential-mortality component (/tot = 0.625, Im = 0.093, and /f = 0.487). In the villages studied, some surnames are accumulated (45-65% of the population have five most frequent surnames), which determines the low surname diversity (a = 11.62-25.19) and high random isonymy (Ir = 0.0391-0.0823).

Для трех сельских населенных пунктов Усть-Алданского улуса Республики Саха (Якутия) - сел Бяди, Чериктей, Дюпся - проанализирована информация о половозрастном и национальном составе населения, репродуктивных показателях, интенсивности естественного отбора (индексы Кроу), фамильном разнообразии. Сельское якутское население Усть-Алданского улуса характеризуется невысоким уровнем метисации, демографической молодостью (средний возраст 25-31 год), неблагоприятным соотношением полов в дорепродуктивном и репродуктивном возрасте; высоким уровнем рождаемости (на женщину завершенного репродуктивного периода приходится 3.58-5.45 доживших до репродуктивного возраста детей), несмотря на то, что реальный репродуктивно-активный период составляет менее 1/2 от его физиологической продолжительности; преобладанием в структуре величины тотального отбора компоненты, связанной с дифференциальной плодовитостью, по сравнению с компонентой, связанной с дифференциальной смертностью (/tot = 0.625,1т = 0.093 и /у= 0.487). В изученных селах имеет место накопление отдельных фамилий (45-65% населения являются носителями пяти наиболее часто встречающихся фамилий), что определило невысокое фамильное разнообразие (а = 11.62-25.19) и высокие оценки случайной изонимии (1Г= 0.0391-0.0823).

Migrations, dynamics of the gametic structure of rural populations, and marriage structure with respect to birthplaces and inbreeding estimated from isonymy have been studied in the Ust-Aldan ulus (administrative district) of Sakha Republic (Yakutia). The villages studied (Byadi, Dyupsya, and Cheriktey) are characterized by intense migration; however, the migration radius is small (most migrations occur within the district). The rural populations studied differ in the intensities and directions of gamete flows and their dynamics. There is no substantial gamete flow into the Ust-Aldan population from outside Sakha Republic. About 50% of marriages contracted in this population are homolocal (between residents of the same district); the endogamy is low (15%). In most cases of heterolocal marriages (contracted between residents of different districts), one of the spouses is a local resident. The inbreeding estimated from isonymy is FIT = 0.002930 in Yakuts; it is mainly accounted for by the nonrandom component (FIS = 0.002232 and FST = 0.000700).

Представлены данные о миграционных процессах, происходящих на территории Усть-Алданского улуса Республики Саха (Якутия), динамике гаметной структуры сельских населенных пунктов и структуре браков в отношении мест рождения и инбридинга, оцененного по изонимии. Сельские населенные пункты Усть-Алданского улуса (Бяди, Дюпся и Чериктей) характеризуются интенсивными миграционными процессами, но радиус миграции небольшой и в большинстве случаев ограничен территорией района. Изученные населенные пункты различаются по интенсивности и направленности гаметных потоков, их временной динамике. Не показано существенного притока гамет в устьалданскую популяцию из-за пределов Республики Саха. Около 50% браков, заключенных в данной популяции, приходится на внутрирайонные (гомолокальные), уровень эндогамии невысок (15%), а гетеролокальные браки практически полностью исчерпываются случаями, когда либо жених, либо невеста являются местными жителями. Уровень инбридинга по изонимии у якутов составил FlT = 0.002930, основной вклад в его величину вносит неслучайная компонента (Fls = 0.002232; FST = 0.000700).

The origin of multiaberrant cells (MACs) was studied by comparing the structure and intensity of chromosome damage in peripheral blood lymphocytes of two groups of people: workers of Siberian Chemical Plant differing in the content of plutonium-239 in their bodies, and inhabitants of a non-polluted settlement (control group). Plutonium-239 is known to be a long-lived densely-ionizing source of α-radiation with high linear energy delivery; therefore, it has a stronger effect on cell hereditary structures than γ-rays. In persons with the content of plutonium-239 higher than 13 nCu, the frequency of MAC was 0.105% which at least tenfold exceeds the spontaneous level. The chromosome-type aberrations that are usually induced by ionizing radiation predominated in MACs. Our results suggest that MAC formation may be caused by internal body irradiation with the incorporated sources of densely-ionizing radiation.

С целью выяснения природы происхождения мультиаберрантных клеток (МАК) проведено изучение уровня и структуры хромосомных нарушений в лимфоцитах периферической крови у работников Сибирского химического комбината (СХК) с различным содержанием плутония-239 в организме и жителей экологически чистого поселка (контрольная группа). Известно, что плутоний-239 является долгоживущим плотно-ионизирующим а-излучателем с высокой линейной передачей энергии и поэтому он оказывает более серьезное воздействие на наследственные структуры клетки, чем у-лучи. У лиц с содержанием плутония-239 в организме более 13 нКи частота МАК составила 0.105%, что превышает спонтанный уровень более чем в 10 раз. Исследование структуры МАК выявило преобладание в этих клетках аберраций хромосомного типа, характерных для воздействия ионизирующих излучений. Полученные результаты свидетельствуют о том, что в основе возникновения МАК может лежать внутреннее облучение организма инкорпорированными источниками плотно-ионизирующего излучения.

Microsatellites (MSs) are short tandem DNA repeats with the repetitive motif of two to six nucleotides, forming tracts up to hundreds of nucleotides long. Notwithstanding the active use of MSs in genetic studies of various biological problems, the reasons for their wide occurrence in the genome, their possible functions, and mutational behavior are still unclear. The mutation rate in MS repeats is on average several orders of magnitude higher than in the remaining DNA, which allows for direct estimation of evolutionary transformation rate in nucleotide sequences of the genome. Mutation process in MSs is highly heterogeneous, with distinct differences between species; furthermore, within a species it differs among loci with different repeat size, among alleles of one locus, and among individuals of different sex and age. Most MS mutations are caused by DNA slippage during replication but the probability of this event depends on the locus. In this review, a number of models of MS evolution are discussed, which account for the relationship between mutation rate and allele size, different mutation direction in alleles of different size, and the appearance of point mutations within repeat tracts restricting allele size. The MS evolution is considered mainly in the context of selective neutrality, although there is evidence showing functional significance of some variants of tandem repeats and thus their possible selective value.

Микросателлиты (МС) - короткие тандемно повторяющиеся последовательности ДНК с длиной повторяющегося мотива от 2 до 6 нуклеотидов и формирующие более или менее однородные тракты протяженностью до сотен нуклеотидов. Несмотря на то, что МС активно применяются в генетических исследованиях различных биологических проблем, существует еще много неясного в понимании причин их широкого распространения в геноме, возможных функциях и мутационном поведении. В среднем мутации в МС-повторах происходят на несколько порядков чаще, чем в остальной части ДНК, что позволяет использовать прямой подход для оценки эволюционных преобразований в нуклеотидных последовательностях генома. Мутационный процесс в МС различается как у разных видов организмов, так и в пределах одного вида - между разными локусами с разной длиной повторяющегося мотива, разными аллелями одного локуса, а также у индивидов разного возраста и пола. Подавляющее большинство мутаций в МС возникает в результате проскальзывания цепей ДНК в ходе репликации, однако вероятность этого события неодинакова в разных локусах. Рассмотрен ряд моделей эволюции МС, учитывающих зависимость скорости мутаций от длины аллеля, разную направленность мутаций в аллелях разной длины, появление точковых мутаций в пределах тракта повторов, ограничивающих размеры аллелей. Эволюция МС рассматривается в основном с точки зрения их нейтральности, хотя появляются свидетельства в пользу функциональной значимости отдельных вариантов тандемных повторов и, следовательно, их подверженности возможному давлению отбора.

The results of standard cytogenetic analysis of the long-term cultures of embryonic fibroblasts of 478 first-trimester spontaneous abortions were retrospectively reviewed. In 16% of embryos with cytogenetically confirmed karyotype 46,XX, the Y chromosome was found by molecular genetic methods. Prior to obtaining the chromosome preparations, the cell cultures of Y chromosome-carrying embryos were maintained for a longer period than the cultures of embryos without the Y chromosome. Thus, a late entry of a culture into the log-growth phase serves as marker of maternal cell contamination. We developed a mathematical model for assessment of karyotype incidence and the “sex ratio” of spontaneous abortions, taking into account risk of maternal cell contamination in extraembryonic tissue cultures. Thus estimated, the incidence of chromosomal abnormalities in the studied sample increased from 54.6 to 60.3% and the expected sex ratio increased from 0.66 to 1.02 in abortions with normal karyotype. Using molecular analysis of inheritance of polymorphic DNA markers of six autosomes (2, 11, 16, 19, 20, and 21), the proposed model was tested on 60 embryos with karyotype 46,XX and their parents. Numerical chromosome abnormalities were revealed in uncultured tissues of seven abortions (11.7%), including four without the Y chromosome, which is in a good agreement with the expected incidence of karyotype abnormalities (8.3%) predicted by our model. In view of this, estimating risk of maternal cell contamination in embryonic cell cultures seems necessary for correctly assessing the effect of natural selection in humans, for understanding the mechanisms that determine the sex ratio, and for evaluating the accuracy of prenatal cytogenetic diagnosis of chromosomal abnormalities.

Проведен ретроспективный анализ результатов стандартного цитогенетического исследования длительно культивированных фибробластов 478 спонтанных абортусов первого триместра беременности. У 16% эмбрионов с цитогенетически установленным кариотипом 46,ХХ с помощью молекулярно-генетических методов обнаружено наличие Y-хромосомы. Продолжительность культивирования клеток этих зародышей до получения препаратов хромосом оказалась более высокой, чем клеток эмбрионов без Y-хромосомы. Таким образом, позднее вступление культуры эмбриональных фибробластов в фазу логарифмического роста является маркером ее контаминации клетками материнского происхождения. Предложена математическая модель оценки частот кариотипов спонтанных абортусов, а также показателя ""соотношение полов"" с учетом риска контаминации культур экстраэмбриональных тканей клетками матери. Показано, что с учетом контаминации частота хромосомных аномалий в исследованной выборке возрастает от 54.6% до 60.3%, а ожидаемое соотношение полов у абортусов с нормальным кариотипом - от 0.66 до 1.02. Экспериментальная проверка предложенной модели, выполненная на 60 эмбрионах с кариотипом 46,ХХ и их родителях с помощью молекулярного анализа наследования полиморфных ДНК-маркеров шести аутосом (2, 11, 16, 19, 20 и 21), выявила числовые аномалии хромосом в некультивированных тканях семи абортусов (11.7%), в том числе у четырех без Y-хромосомы, что хорошо согласуется с ожидаемой частотой нарушений кариотипа (8.3%), предсказанной моделью. В связи с этим учет риска контаминации эмбриональных культур клетками материнского происхождения представляется необходимым для корректной оценки масштабов действия естественного отбора у человека, понимания механизмов, лежащих в основе формирования соотношения полов, а также для оценки точности процедур пренатальной цитогенетической диагностики хромосомных нарушений.

The frequency of spontaneous aneuploidy of the four autosomes and both sex chromosomes in the interphase nuclei of cultured and noncultured lymphocytes from clinically healthy men was examined by use of two-color fluorescent in situ hybridization (FISH). It was shown that in noncultured cells from the individuals examined autosomal nullisomies were practically not detected (the frequency 0 to 0.01%). At the same time, the frequency of such cells with either Y, or X nullisomy was at least an order of magnitude higher (about 0.15%). This frequency was comparable with the level of Y- or X-disomic cells, and also with autosomal monosomies, precluding from consideration of X-nullisomic cells as hybridization artifact. During lymphocyte cultivation, a statistically significant increase in the total frequency of Y- or X-nullisomic cells was observed already after the first cell division cycle. Thus, interphase FISH analysis is a sufficiently sensitive method enabling detection of higher, compared to the autosomes, loss of sex chromosomes in the process of cell division, a phenomenon observed during replicative cell aging, as well as during natural aging of the organism. Male cells with the de novo lost single X chromosome, probably, switch to apoptosis and do not survive during further life of a cell population. The frequency of total aneuploidy in human somatic cells with the correction for the resolution capacity of the interphase FISH analysis was estimated to be 5.62 and 6.90% for noncultured and cultured cells, respectively. This aneuploidy level is close to that in spermatozoa. The data obtained can serve as the basis for the examination of the aneugenic (aneuploidy-inducing) genotoxic effects and for the analysis of interindividual genetic instability.

С помощью двухцветной флуоресцентной гибридизации in situ (FISH) изучена частота спонтанной анеуплоидии по четырем аутосомам и половым хромосомам в интерфазных ядрах некультивированных и культивированных лимфоцитов у клинически здоровых мужчин. Показано, что в некультивированных клетках обследованных лиц аутосомные нуллисомии практически не регистрируются (частота 0-0.01%), в то время как частота клеток с нуллисомией как по Y-, так и по Х-хромосоме была как минимум на порядок выше (около 0.15%). Эта частота сопоставима с уровнем Y- или Х-дисомных клеток, а также с аутосомными моносомиями, что не позволяет рассматривать Х-нуллисомные клетки как гибридизационный артефакт. В процессе культивирования лимфоцитов уже после одного цикла клеточного деления отмечается статистически достоверное увеличение общей частоты клеток с Y- или X-нуллисомией. Таким образом, интерфазный FISH-анализ является достаточно чувствительным методом, позволяющим детектировать повышенную по сравнению с аутосомами потерю половых хромосом в процессе клеточного деления - феномен, регистрируемый в ходе репликативного старения клеток и естественного старения организма. Клетки лиц мужского пола с de novo потерянной единственной Х-хромосомой, по-видимому, переходят на путь апоптоза и не выживают в ходе дальнейшего существования клеточной популяции. Частота общей анеуплоидии в соматических клетках человека с коррекцией на разрешающие возможности интерфазного FISH-анализа составила 5.62 и 6.90% для некультивированных и культивированных клеток соответственно. Этот уровень анеуплоидии практически соответствует таковому в мужских половых клетках. Полученные данные могут служить основой для исследования анеугенных (индуцирующих анеуплоидию) генотоксических эффектов и анализа межиндивидуальной генетической нестабильности.

It has been often stated that the overall pattern of human maternal lineages in Europe is largely uniform. Yet this uniformity may also result from an insufficient depth and width of the phylogenetic analysis, in particular of the predominant western Eurasian haplogroup (Hg) H that comprises nearly a half of the European mitochondrial DNA (mtDNA) pool. Making use of the coding sequence information from 267 mtDNA Hg H sequences, we have analyzed 830 mtDNA genomes, from 11 European, Near and Middle Eastern, Central Asian, and Altaian populations. In addition to the seven previously specified subhaplogroups, we define fifteen novel subclades of Hg H present in the extant human populations of western Eurasia. The refinement of the phylogenetic resolution has allowed us to resolve a large number of homoplasies in phylogenetic trees of Hg H based on the first hypervariable segment (HVS-I) of mtDNA. As many as 50 out of 125 polymorphic positions in HVS-I were found to be mutated in more than one subcluster of Hg H. The phylogeographic analysis revealed that sub-Hgs H1*, H1b, H1f, H2a, H3, H6a, H6b, and H8 demonstrate distinct phylogeographic patterns. The monophyletic subhaplogroups of Hg H provide means for further progress in the understanding of the (pre)historic movements of women in Eurasia and for the understanding of the present-day genetic diversity of western Eurasians in general.

No abstract available

Cytogenetic analysis of reproductive wastage is an important stage in understanding the genetic background of early embryogenesis. The results of conventional cytogenetic studies of spontaneous abortions depend on tissue culturing and are associated with a significant cell culture failure rate. We performed interphase dual-colour FISH analysis to detect chromosomal abnormalities in noncultured cells from two different tissues-cytotrophoblast and extraembryonic mesoderm-of 60 first-trimester spontaneous abortions from which cells had failed to grow in culture. An original algorithm was proposed to optimize the interphase karyotype screening with a panel of centromere-specific DNA probes for all human chromosomes. The overall rate of numerical chromosomal abnormalities in these cells was 53%. Both typical and rare forms of karyotype imbalance were found. The observation of six cases (19%) of monosomy 7, 15, 21 and 22 in mosaic form, with a predominant normal cell line, was the most unexpected finding. Cell lines with monosomies 21 and 22 were found both in cytotrophoblast and mesoderm, while cells with monosomy 7 and 15 were confined to the cytotrophoblast. The tissue-specific compartmentalization of cell lines with autosomal monosomies provides evidence that the aneuploidy of different human chromosomes may arise during different stages of intrauterine development. The effect of aneuploidy on selection may differ, however, depending on the specific chromosome. The abortions also revealed a high frequency of intratissue chromosomal mosaicism (94%), in comparison with that detected by conventional cytogenetic analysis (29%; P<0.001). Confined placental mosaicism was found in 25% of the embryos. The results of molecular cytogenetic analysis of these cell culture failures illustrate that the diversity and phenotypic effects of chromosomal abnormalities during the early stages of human development are underestimated.