Strukturierung pazifischer Populationen im Kontext der Dynamik der Austronesischen Expansion

Human colonization of the Pacific islands occured in at least two waves which the Austronesians and Papuans originated from. While the inhabitants of the most recently colonized Pacific regions (Melanesian islands, Micronesia, Polynesia) show a predominantly Austronesian maternal descent, the paternal lineage rather indicates a Papuan origin of these inhabitants. Therefore, the pivotal question of this study was which processes could have led to this unequal accumulation of Austronesian and Papuan markers in the human subgenomes. To answer this question, classical genetic markers (NPop. = 358, NInd. ~ 42000) as well as HLA class I and class II genes (NPop. in [9; 95], NInd. in [436; 15336]) (autosomal markers), mitochondrial (NPop. = 191, NInd. = 9052) and Y-chromosmal haplogroups (NPop. = 203, NInd. = 8822) as well as craniometric dimensions for 1074 individuals were used from the area under investigation within the Pacific. First, it was tested whether the divergent signatures of these subgenomes could be attributed to selective pressure or a few large-scale admixtures between both ethnic groups. In addition, the temporal change in the distribution of markers of Austronesian origin was emulated in an equation-based model, incorporating the effects of sex-biased admixture and different Austronesian/Papuan migration rates and fecundities. While selection as well as singular admixture events are not able to explain the observed divergences, a mating preference between Austronesian women with Papuan men turned out to be a plausible explanation for the observed pattern. The result of the equation-based model also indicated a dominance of the Austronesian immigrants over the indigenous Papuan inhabitants. This dominance resulted the Papuans being pushed back into the region around New Guinea. In addition to the contradictory distribution of Austronesian and Papuan markers in the subgenomes themselves, their geographical diversity distribution also shows different patterns: While the diversity of autosomal and Y-chromosmal markers tends to increase from west to east, the diversity of the mtDNA shows an opposite trend. Modelling the historical diversity evolution showed that these different patterns can be well explained by migration and mutation rates differing between subgenomes (and thus for both biological sexes). By estimating asymmetric migration rates for 27 representative Pacific populations, it was also possible to demonstrate a correlation between paternal-maternal emigration rate differences and the residence behavior of these populations: While on average more men than women emigrate from matrilocal societies, a reverse trend is shown for patrilocal ethnic groups. This observation could also explain why the mtDNA diversity in the area under investigation decreases from west to east. The analysis of the diversity of ancestral informative markers additionally provided evidence for Austronesian colonists of Remote Oceania originating from the region around Sumatra.

Die Besiedlung der pazifischen Inseln durch den Menschen erfolgte in mindestens zweiWellen, aus denen die Austronesier und die Papuaner hervorgegangen sind. Während die Bewohner der zuletzt besiedelten Regionen Ozeaniens (melanesische Inseln, Mikronesien, Polynesien) maternal eine überwiegend austronesische Abstammung aufweisen, indiziert die paternale Linie eher eine papuanische Herkunft dieser Einwohner. Im Zentrum dieser Arbeit stand daher die Frage danach, welche Prozesse zu dieser Ungleich-Verteilung austronesischer bzw. papuanischer Marker in den Teilgenomen geführt haben könnten. Um diese Frage zu beantworten, wurden klassische genetische Marker (NPop. = 358, NInd. ~ 42000) sowie HLA-Klasse I- und -Klasse II-Gene (NPop. in [9; 95], NInd. in [436; 15336]) als autosomale Marker, mitochondriale (NPop. = 191, NInd. = 9052) sowie Y-chromosomale Haplogruppen (NPop. = 203, NInd. = 8822) und kraniometrische Dimensionen für 1074 Individuen aus dem pazifischen Untersuchungsgebiet verwendet. Zunächst wurde getestet, ob die divergenten Signaturen dieser Teilgenome auf selektive Wirkung oder wenige großflächig wirkende Genflüsse zurückgeführt werden können. Zusätzlich wurde im Rahmen eines gleichungsbasierten Modells die zeitliche Entwicklung der Verteilung austronesisch-stämmiger Marker emuliert, wobei gleichzeitig der Einfluß von Sex-biased Admixture und verschiedenen austronesischen/papuanischen Migrationsraten und Fekunditäten getestet wurde. Während Selektion und singuläre Admixture-Ereignisse die beobachtbaren Divergenzen eher nicht zu erklären im Stande sind, stellte sich eine Fortpflanzungs-Präferenz austronesischer Frauen mit papuanischen Männern als plausibler Erklärungs-Ansatz dar. Das Ergebnis des gleichungsbasierten Modells legte zudem eine Dominanz der austronesischen Einwanderer gegenüber den indigenen papuanischen Einwohnern offen, in deren Folge Letztere in die Region um die neuguineanische Insel zurückgedrängt wurden. Neben der widersprüchlichen Verteilung austronesischer und papuanischer Marker in den Teilgenomen selbst, stellt sich auch ihre geographische Diversitäts-Verteilung unterschiedlich dar: Während die Diversität der autosomalen und Y-chromosomalen Marker tendenziell von West-nach-Ost zunimmt, zeigt die Diversität der mtDNA einen gegensätzlichen Trend. Eine Modellierung der historischen Diversitäts-Entwicklung zeigte, daß diese unterschiedlichen Muster gut durch sich zwischen den Teilgenomen (und damit den beiden biologischen Geschlechtern) unterscheidende Migrations- und Mutationsraten erklärt werden können. Auf diese Weise konnte durch Schätzung der Migrationsraten für 27 stellvertretende pazifische Populationen zudem eine Korrelation zwischen der paternal-maternalen Emigrationsraten-Differenz und dem Residenz-Verhalten nachgewiesen werden: Während aus matrilokalen Gesellschaften durchschnittlich mehrMänner als Frauen emigrierten, zeigte sich für patrilokale Ethnien ein umgekehrter Trend. Diese Beobachtung könnte auch erklären, weshalb die mtDNA-Diversität im Untersuchungsgebiet von West-nach-Ost abnimmt. Eine Analyse der Diversität ancestral informativer Marker erbrachte zudem Indizien dafür, daß die austronesischen Besiedler Remote Oceanias ursprünglich aus der Region um Sumatra stammen.

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