The grey wolf (Canis lupus) was the first species to give rise to a domestic population, and they remained widespread throughout the last Ice Age when many other large mammal species went extinct. Little is known, however, about the history and possible extinction of past wolf populations or when and where the wolf progenitors of the present-day dog lineage (Canis familiaris) lived1-8. Here we analysed 72 ancient wolf genomes spanning the last 100,000 years from Europe, Siberia and North America. We found that wolf populations were highly connected throughout the Late Pleistocene, with levels of differentiation an order of magnitude lower than they are today. This population connectivity allowed us to detect natural selection across the time series, including rapid fixation of mutations in the gene IFT88 40,000-30,000 years ago. We show that dogs are overall more closely related to ancient wolves from eastern Eurasia than to those from western Eurasia, suggesting a domestication process in the east. However, we also found that dogs in the Near East and Africa derive up to half of their ancestry from a distinct population related to modern southwest Eurasian wolves, reflecting either an independent domestication process or admixture from local wolves. None of the analysed ancient wolf genomes is a direct match for either of these dog ancestries, meaning that the exact progenitor populations remain to be located.

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.

Abstract Horses revolutionized human history with fast mobility 1 . However, the timeline between their domestication and their widespread integration as a means of transport remains contentious 2–4 . Here we assemble a collection of 475 ancient horse genomes to assess the period when these animals were first reshaped by human agency in Eurasia. We find that reproductive control of the modern domestic lineage emerged around 2200 bce , through close-kin mating and shortened generation times. Reproductive control emerged following a severe domestication bottleneck starting no earlier than approximately 2700 bce , and coincided with a sudden expansion across Eurasia that ultimately resulted in the replacement of nearly every local horse lineage. This expansion marked the rise of widespread horse-based mobility in human history, which refutes the commonly held narrative of large horse herds accompanying the massive migration of steppe peoples across Europe around 3000 bce and earlier 3,5 . Finally, we detect significantly shortened generation times at Botai around 3500 bce , a settlement from central Asia associated with corrals and a subsistence economy centred on horses 6,7 . This supports local horse husbandry before the rise of modern domestic bloodlines.

The control of transcription is crucial for homeostasis in mammals. A previous selective sweep analysis of horse racing performance revealed a 19.6 kb candidate regulatory region 50 kb downstream of the Endothelin3 ( EDN3 ) gene. Here, the region was narrowed to a 5.5 kb span of 14 SNVs, with elite and sub-elite haplotypes analyzed for association to racing performance, blood pressure and plasma levels of EDN3 in Coldblooded trotters and Standardbreds. Comparative analysis of human HiCap data identified the span as an enhancer cluster active in endothelial cells, interacting with genes relevant to blood pressure regulation. Coldblooded trotters with the sub-elite haplotype had significantly higher blood pressure compared to horses with the elite performing haplotype during exercise. Alleles within the elite haplotype were part of the standing variation in pre-domestication horses, and have risen in frequency during the era of breed development and selection. These results advance our understanding of the molecular genetics of athletic performance and vascular traits in both horses and humans.

Abstract The exceptionally-rich fossil record available for the equid family has provided textbook examples of macroevolutionary changes. Horses, asses and zebras represent three extant subgenus of Equus lineage, while the Sussemionus subgenus is another remarkable Equus lineage ranging from North America to Ethiopia in Pleistocene. We sequenced 26 archaeological specimens from northern China in Holocene showing morphological features reminiscent of Equus ovodovi , a species representative of Sussemionus , and further confirmed them as this species by genetic analyses. Thus, we present the first high-quality complete genome of the Sussemionus that we sequenced to 12.0× depth-of-coverage and demonstrate that it survived until ∼3,500 years ago, despite the continued demographic collapse during the Last Glacial Maximum and the great human expansion in East Asia. We also confirmed the Equus phylogenetic tree, and found Sussemionus diverged from the ancestor of non-caballine equids ∼2.3-2.7 Million years ago and admixture events could have taken place between them. Our works suggest the small genetic diversity but not the enhanced inbreeding mainly limited the chances of survival of the species, and illustrates how ancient DNA can inform on extinction dynamics and the long-term resilience of species surviving in cryptic population pockets.

The extinct New World stilt-legged, or NWSL, equids constitute a perplexing group of Pleistocene horses endemic to North America. Their slender distal limb bones resemble those of Asiatic asses, such as the Persian onager. Previous palaeogenetic studies, however, have suggested a closer relationship to caballine horses than to Asiatic asses. Here, we report complete mitochondrial and partial nuclear genomes from NWSL equids from across their geographic range. Although multiple NWSL equid species have been named, our palaeogenomic and morphometric analyses support the idea that there was only a single species of middle to late Pleistocene NWSL equid, and demonstrate that it falls outside of crown group Equus. We therefore propose a new genus, Haringtonhippus, for the sole species H. francisci. Our combined genomic and phenomic approach to resolving the systematics of extinct megafauna will allow for an improved understanding of the full extent of the terminal Pleistocene extinction event.

Two distinct population models have been put forward to explain present-day human diversity in Southeast Asia. The first model proposes long-term continuity (Regional Continuity model) while the other suggests two waves of dispersal (Two Layer model). Here, we use whole-genome capture in combination with shotgun sequencing to generate 25 ancient human genome sequences from mainland and island Southeast Asia, and directly test the two competing hypotheses. We find that early genomes from Hoabinhian hunter-gatherer contexts in Laos and Malaysia have genetic affinities with the Onge hunter-gatherers from the Andaman Islands, while Southeast Asian Neolithic farmers have a distinct East Asian genomic ancestry related to present-day Austroasiatic-speaking populations. We also identify two further migratory events, consistent with the expansion of speakers of Austronesian languages into Island Southeast Asia ca. 4 kya, and the expansion by East Asians into northern Vietnam ca. 2 kya. These findings support the Two Layer model for the early peopling of Southeast Asia and highlight the complexities of dispersal patterns from East Asia.

Equine viral outbreaks have disrupted the socio-economic life of past human societies up until the late 19th century, and continue to be of major concern to the horse industry today. With a seroprevalence of 60-80%, equine herpesvirus 4 (EHV-4) is the most common horse pathogen on the planet. Yet, its evolutionary history remains understudied. Here, we screen the sequenced data of 264 archaeological horse remains to detect the presence of EHV-4. We recover the first ancient EHV-4 genome with 4.2X average depth-of-coverage from a specimen excavated in the Southeastern Urals and dated to the Early Bronze Age period, approximately 3,900 years ago. The recovery of an EHV-4 virus outside of the upper respiratory tract not only points to an animal particularly infected, but also highlights the importance of post-cranial bones in pathogen characterisation. Bayesian phylogenetic reconstruction provides a minimal time estimate for EHV-4 diversification to around 4,000 years ago, a time when modern domestic horses spread across the Central Asian steppes together with spoke-wheeled Sintashta chariots, or earlier. The analyses also considerably revise the diversification time of the two EHV-4 subclades from the 16th century based solely on modern data to nearly a thousand years ago. Our study paves the way for a robust reconstruction of the history of non-human pathogens and their impact on animal health.

EquCab2, a high-quality reference genome for the domestic horse, was released in 2007. Since then, it has served as the foundation for nearly all genomic work done in equids. Recent advances in genomic sequencing technology and computational assembly methods have allowed scientists to improve reference assemblies of large animal and plant genomes in terms of contiguity and composition. In 2014, the equine genomics research community began a project to improve the reference sequence for the horse, building upon the solid foundation of EquCab2 and incorporating new short-read data, long-read data, and proximity ligation data. The result, EquCab3, is presented here. The count of non-N bases in the incorporated chromosomes is improved from 2.33Gb in EquCab2 to 2.41Gb from EquCab3. Contiguity has also been improved nearly 40-fold with a contig N50 of 4.5Mb and scaffold contiguity enhanced to where all but one of the 32 chromosomes is comprised of a single scaffold.