Modern humans have populated Europe for more than 45,000 years1,2. Our knowledge of the genetic relatedness and structure of ancient hunter-gatherers is however limited, owing to the scarceness and poor molecular preservation of human remains from that period3. Here we analyse 356 ancient hunter-gatherer genomes, including new genomic data for 116 individuals from 14 countries in western and central Eurasia, spanning between 35,000 and 5,000 years ago. We identify a genetic ancestry profile in individuals associated with Upper Palaeolithic Gravettian assemblages from western Europe that is distinct from contemporaneous groups related to this archaeological culture in central and southern Europe4, but resembles that of preceding individuals associated with the Aurignacian culture. This ancestry profile survived during the Last Glacial Maximum (25,000 to 19,000 years ago) in human populations from southwestern Europe associated with the Solutrean culture, and with the following Magdalenian culture that re-expanded northeastward after the Last Glacial Maximum. Conversely, we reveal a genetic turnover in southern Europe suggesting a local replacement of human groups around the time of the Last Glacial Maximum, accompanied by a north-to-south dispersal of populations associated with the Epigravettian culture. From at least 14,000 years ago, an ancestry related to this culture spread from the south across the rest of Europe, largely replacing the Magdalenian-associated gene pool. After a period of limited admixture that spanned the beginning of the Mesolithic, we find genetic interactions between western and eastern European hunter-gatherers, who were also characterized by marked differences in phenotypically relevant variants.

Abstract The origin of the medieval Black Death pandemic ( ad 1346–1353) has been a topic of continuous investigation because of the pandemic’s extensive demographic impact and long-lasting consequences 1,2 . Until now, the most debated archaeological evidence potentially associated with the pandemic’s initiation derives from cemeteries located near Lake Issyk-Kul of modern-day Kyrgyzstan 1,3–9 . These sites are thought to have housed victims of a fourteenth-century epidemic as tombstone inscriptions directly dated to 1338–1339 state ‘pestilence’ as the cause of death for the buried individuals 9 . Here we report ancient DNA data from seven individuals exhumed from two of these cemeteries, Kara-Djigach and Burana. Our synthesis of archaeological, historical and ancient genomic data shows a clear involvement of the plague bacterium Yersinia pestis in this epidemic event. Two reconstructed ancient Y. pestis genomes represent a single strain and are identified as the most recent common ancestor of a major diversification commonly associated with the pandemic’s emergence, here dated to the first half of the fourteenth century. Comparisons with present-day diversity from Y. pestis reservoirs in the extended Tian Shan region support a local emergence of the recovered ancient strain. Through multiple lines of evidence, our data support an early fourteenth-century source of the second plague pandemic in central Eurasia.

Summary Western Eurasia witnessed several large-scale human migrations during the Holocene 1–5 . To investigate the cross-continental impacts we shotgun-sequenced 317 primarily Mesolithic and Neolithic genomes from across Northern and Western Eurasia. These were imputed alongside published data to obtain diploid genotypes from >1,600 ancient humans. Our analyses revealed a ‘Great Divide’ genomic boundary extending from the Black Sea to the Baltic. Mesolithic hunter-gatherers (HGs) were highly genetically differentiated east and west of this zone, and the impact of the neolithisation was equally disparate. Large-scale ancestry shifts occurred in the west as farming was introduced, including near-total replacements of HGs in many areas, whereas no substantial ancestry shifts happened east of the zone during the same period. Similarly, relatedness decreased in the west from the Neolithic transition onwards, while east of the Urals relatedness remained high until ∼4,000 BP, consistent with persistence of localised HG groups. The boundary dissolved when Yamnaya-related ancestry spread across western Eurasia around 5,000 BP resulting in a second major turnover that reached most parts of Europe within a 1,000-year span. The genetic origin and fate of the Yamnaya have remained elusive but we demonstrate that HGs from the Middle Don region contributed ancestry to them. Yamnaya-groups later admixed with individuals associated with the Globular Amphora Culture before expanding into Europe. Similar turnovers occurred in western Siberia, where we report new genomic data from a ‘Neolithic steppe’ cline spanning the Siberian forest steppe to Lake Baikal. These prehistoric migrations had profound and lasting effects on the genetic diversity of Eurasian populations.

Abstract The Viking maritime expansion from Scandinavia (Denmark, Norway, and Sweden) marks one of the swiftest and most far-flung cultural transformations in global history. During this time (c. 750 to 1050 CE), the Vikings reached most of western Eurasia, Greenland, and North America, and left a cultural legacy that persists till today. To understand the genetic structure and influence of the Viking expansion, we sequenced the genomes of 442 ancient humans from across Europe and Greenland ranging from the Bronze Age (c. 2400 BC) to the early Modern period (c. 1600 CE), with particular emphasis on the Viking Age. We find that the period preceding the Viking Age was accompanied by foreign gene flow into Scandinavia from the south and east: spreading from Denmark and eastern Sweden to the rest of Scandinavia. Despite the close linguistic similarities of modern Scandinavian languages, we observe genetic structure within Scandinavia, suggesting that regional population differences were already present 1,000 years ago. We find evidence for a majority of Danish Viking presence in England, Swedish Viking presence in the Baltic, and Norwegian Viking presence in Ireland, Iceland, and Greenland. Additionally, we see substantial foreign European ancestry entering Scandinavia during the Viking Age. We also find that several of the members of the only archaeologically well-attested Viking expedition were close family members. By comparing Viking Scandinavian genomes with present-day Scandinavian genomes, we find that pigmentation-associated loci have undergone strong population differentiation during the last millennia. Finally, we are able to trace the allele frequency dynamics of positively selected loci with unprecedented detail, including the lactase persistence allele and various alleles associated with the immune response. We conclude that the Viking diaspora was characterized by substantial foreign engagement: distinct Viking populations influenced the genomic makeup of different regions of Europe, while Scandinavia also experienced increased contact with the rest of the continent.

Summary While early Neolithic populations in Europe were largely descended from early Aegean farmers, there is also evidence of episodic gene flow from local Mesolithic hunter-gatherers into early Neolithic communities. Exactly how and where this occurred is still unknown. Here we report direct evidence for admixture between the two groups at the Danube Gorges in Serbia. Analysis of palaeogenomes recovered from skeletons revealed that second-generation mixed individuals were buried amidst individuals whose ancestry was either exclusively Aegean Neolithic or exclusively local Mesolithic. The mixed ancestry is also reflected in a corresponding mosaic of grave goods. With its deep sequence of occupation and its unique dwellings that suggest at least semi-sedentary occupation since the late Mesolithic, the area of the Danube Gorges has been at the center of the debate about the contribution of Mesolithic societies to the Neolithisation of Europe. As suggested by our data, which were processed exclusively with uncertainty-aware bioinformatic tools, it may have been precisely in such contexts that close interactions between these societies were established, and Mesolithic ancestry and cultural elements were assimilated.

The Yamnaya archaeological complex appeared around 3300BCE across the steppes north of the Black and Caspian Seas, and by 3000BCE reached its maximal extent from Hungary in the west to Kazakhstan in the east. To localize the ancestral and geographical origins of the Yamnaya among the diverse Eneolithic people that preceded them, we studied ancient DNA data from 428 individuals of which 299 are reported for the first time, demonstrating three previously unknown Eneolithic genetic clines. First, a “Caucasus-Lower Volga” (CLV) Cline suffused with Caucasus hunter-gatherer (CHG) ancestry extended between a Caucasus Neolithic southern end in Neolithic Armenia, and a steppe northern end in Berezhnovka in the Lower Volga. Bidirectional gene flow across the CLV cline created admixed intermediate populations in both the north Caucasus, such as the Maikop people, and on the steppe, such as those at the site of Remontnoye north of the Manych depression. CLV people also helped form two major riverine clines by admixing with distinct groups of European hunter-gatherers. A “Volga Cline” was formed as Lower Volga people mixed with upriver populations that had more Eastern hunter-gatherer (EHG) ancestry, creating genetically hyper-variable populations as at Khvalynsk in the Middle Volga. A “Dnipro Cline” was formed as CLV people bearing both Caucasus Neolithic and Lower Volga ancestry moved west and acquired Ukraine Neolithic hunter-gatherer (UNHG) ancestry to establish the population of the Serednii Stih culture from which the direct ancestors of the Yamnaya themselves were formed around 4000BCE. This population grew rapidly after 3750-3350BCE, precipitating the expansion of people of the Yamnaya culture who totally displaced previous groups on the Volga and further east, while admixing with more sedentary groups in the west. CLV cline people with Lower Volga ancestry contributed four fifths of the ancestry of the Yamnaya, but also, entering Anatolia from the east, contributed at least a tenth of the ancestry of Bronze Age Central Anatolians, where the Hittite language, related to the Indo-European languages spread by the Yamnaya, was spoken. We thus propose that the final unity of the speakers of the “Proto-Indo-Anatolian” ancestral language of both Anatolian and Indo-European languages can be traced to CLV cline people sometime between 4400-4000 BCE. Abstract Figure Summary Figure: The origin of Indo-Anatolian and Indo-European languages. Genetic reconstruction of the ancestry of Pontic-Caspian steppe and West Asian populations points to the North Caucasus-Lower Volga area as the homeland of Indo-Anatolian languages and to the Serednii Stih archaeological culture of the Dnipro-Don area as the homeland of Indo-European languages. The Caucasus-Lower Volga people had diverse distal roots, estimated using the qpAdm software on the left barplot, as Caucasus hunter-gatherer (purple), Central Asian (red), Eastern hunter-gatherer (pink), and West Asian Neolithic (green). Caucasus-Lower Volga expansions, estimated using qpAdm on the right barplot as disseminated Caucasus Neolithic (blue)-Lower Volga Eneolithic (orange) proximal ancestries, mixing with the inhabitants of the North Pontic region (yellow), Volga region (yellow), and West Asia (green).

Археологические и палеоантропологические материалы средневековых могильников Русского Севера уже несколько десятилетий служат важнейшим источником для изучения славяно-финского взаимодействия и процессов интеграции в состав Древнерусского государства обширных территорий между волжско-северодвинским водоразделом и Белым морем. Геномный анализ образцов костной ткани из этих могильников до сих пор не производился. В качестве первых материалов для такого анализа были отобраны образцы из средневекового могильника Минино на Кубенском озере. Исследовано одно необычное погребение, где были совместно захоронены подросток предположительно мужского пола и лесной хорь (Mustela (Putorius) putorius L.). Проведен геномный анализ человека и животного. По его результатам определена принадлежность исследованного индивида мужскому полу. Филогеографический анализ полной последовательности митохондриальной ДНК (мтДНК) человека показал: данная митохондриальная линия характерна для восточнославянских популяций, что предполагает его славянские, а не финно-угорские, корни и согласуется с археологическими данными. Митохондриальная последовательность животного из погребения соответствует мтДНК современных лесных хорьков, отличных от современной группы одомашненных хорьков. Проведенное исследование предоставляет свидетельство присутствия индивидов славянского происхождения на территории Русского Севера во втор. пол. XII - нач. XIII в. и открывает неизвестные стороны повседневной жизни средневекового населения. Archaeological materials and paleoanthropological remains from medieval cemeteries in the Russian North have been a major source of information for studying Slavic-Finnic relationships and integration of vast areas between the Volga and North Dvina watershed and the White Sea into Medieval Russia for several decades. Genomic analysis of bone tissue samples from these cemeteries has not been conducted yet. Samples from Minino, which is a medieval cemetery at the Kubenskoe Lake, were the first to be selected for this analysis. The grave from this cemetery subjected to the analysis is unusual. An adolescent, presumably, a male, was buried together with a forest polecat (Mustela (Putorius) putorius L.). We performed a genomic analysis of the human and the animal and found that the individual was a male. The phylogeographic analysis of the full mitochondrial DNA (mtDNA) sequence shows that this mitochondrial lineage is characteristic of Eastern Slavic populations, thus suggesting Slavic rather than Finno-Ugric ancestry of the individual which is consistent with archaeological data. The mitochondrial sequence of the animal from the grave is consistent with mtDNA of modern forest polecats distinct from the modern group of domesticated polecats. This study provides evidence that individuals of Slavic ancestry lived in the Russian North in the second half of the 12th - early 13th centuries. It also reveals unknown facts about everyday life of the medieval people.

Archaeogenetic studies have described the formation of Eurasian 'steppe ancestry' as a mixture of Eastern and Caucasus hunter-gatherers. However, it remains unclear when and where this ancestry arose and whether it was related to a horizon of cultural innovations in the 4th millennium BCE that subsequently facilitated the advance of pastoral societies likely linked to the dispersal of Indo-European languages. To address this, we generated genome-wide SNP data from 45 prehistoric individuals along a 3000-year temporal transect in the North Caucasus. We observe a genetic separation between the groups of the Caucasus and those of the adjacent steppe. The Caucasus groups are genetically similar to contemporaneous populations south of it, suggesting that - unlike today - the Caucasus acted as a bridge rather than an insurmountable barrier to human movement. The steppe groups from Yamnaya and subsequent pastoralist cultures show evidence for previously undetected Anatolian farmer-related ancestry from different contact zones, while Steppe Maykop individuals harbour additional Upper Palaeolithic Siberian and Native American related ancestry.