From around 2750 to 2500 bc, Bell Beaker pottery became widespread across western and central Europe, before it disappeared between 2200 and 1800 bc. The forces that propelled its expansion are a matter of long-standing debate, and there is support for both cultural diffusion and migration having a role in this process. Here we present genome-wide data from 400 Neolithic, Copper Age and Bronze Age Europeans, including 226 individuals associated with Beaker-complex artefacts. We detected limited genetic affinity between Beaker-complex-associated individuals from Iberia and central Europe, and thus exclude migration as an important mechanism of spread between these two regions. However, migration had a key role in the further dissemination of the Beaker complex. We document this phenomenon most clearly in Britain, where the spread of the Beaker complex introduced high levels of steppe-related ancestry and was associated with the replacement of approximately 90% of Britain's gene pool within a few hundred years, continuing the east-to-west expansion that had brought steppe-related ancestry into central and northern Europe over the previous centuries.

Significance One of the most enduring and widely debated questions in prehistoric archaeology concerns the origins of Europe’s earliest farmers: Were they the descendants of local hunter-gatherers, or did they migrate from southwestern Asia, where farming began? We recover genome-wide DNA sequences from early farmers on both the European and Asian sides of the Aegean to reveal an unbroken chain of ancestry leading from central and southwestern Europe back to Greece and northwestern Anatolia. Our study provides the coup de grâce to the notion that farming spread into and across Europe via the dissemination of ideas but without, or with only a limited, migration of people.

Farming and sedentism first appear in southwest Asia during the early Holocene and later spread to neighboring regions, including Europe, along multiple dispersal routes. Conspicuous uncertainties remain about the relative roles of migration, cultural diffusion and admixture with local foragers in the early Neolithisation of Europe. Here we present paleogenomic data for five Neolithic individuals from northwestern Turkey and northern Greece, spanning the time and region of the earliest spread of farming into Europe. We observe striking genetic similarity both among Aegean early farmers and with those from across Europe. Our study demonstrates a direct genetic link between Mediterranean and Central European early farmers and those of Greece and Anatolia, extending the European Neolithic migratory chain all the way back to southwestern Asia.

Abstract Twenty-four ancient genomes with an average sequencing coverage of 0.85±0.25 X were produced from the Mokrin necropolis, an Early Bronze Age (2,100-1,800 BC) Maros culture site in Serbia, to provide unambiguous identification of biological sex, population structure, and genetic kinship between individuals. Of the 24 investigated individuals, 15 were involved in kinship relationships of varying degrees, including 3 parent-offspring relationships. All observed parent-offspring pairs were mother and son. In addition to the absence of biological daughters, we observed a number of young women and girls with no biological relatives in our sample. These observations, together with the high mitochondrial diversity in our sample, are consistent with the practice of female exogamy in the population served by Mokrin. However, moderate-to-high Y-chromosomal diversity suggests a degree of male mobility greater than that expected under strict patrilocality. Individual status differences at Mokrin, as indicated by grave goods, support the inference that females could inherit status, but could not transmit status to all their sons. The case of a son whose grave good richness outstrips that of his biological mother suggests that sons had the possibility to acquire status during their lifetimes. The Mokrin sample resembles a genetically unstructured population, suggesting that the community’s social hierarchies were not accompanied by strict marriage barriers.

Bell Beaker pottery spread across western and central Europe beginning around 2750 BCE before disappearing between 2200-1800 BCE. The mechanism of its expansion is a topic of long-standing debate, with support for both cultural diffusion and human migration. We present new genome-wide ancient DNA data from 170 Neolithic, Copper Age and Bronze Age Europeans, including 100 Beaker-associated individuals. In contrast to the Corded Ware Complex, which has previously been identified as arriving in central Europe following migration from the east, we observe limited genetic affinity between Iberian and central European Beaker Complex-associated individuals, and thus exclude migration as a significant mechanism of spread between these two regions. However, human migration did have an important role in the further dissemination of the Beaker Complex, which we document most clearly in Britain using data from 80 newly reported individuals dating to 3900-1200 BCE. British Neolithic farmers were genetically similar to contemporary populations in continental Europe and in particular to Neolithic Iberians, suggesting that a portion of the farmer ancestry in Britain came from the Mediterranean rather than the Danubian route of farming expansion. Beginning with the Beaker period, and continuing through the Bronze Age, all British individuals harboured high proportions of Steppe ancestry and were genetically closely related to Beaker-associated individuals from the Lower Rhine area. We use these observations to show that the spread of the Beaker Complex to Britain was mediated by migration from the continent that replaced >90% of Britain's Neolithic gene pool within a few hundred years, continuing the process that brought Steppe ancestry into central and northern Europe 400 years earlier.

The roles of migration, admixture and acculturation in the European transition to farming have been debated for over 100 years. Genome-wide ancient DNA studies indicate predominantly Anatolian ancestry for continental Neolithic farmers, but also variable admixture with local Mesolithic hunter-gatherers. Neolithic cultures first appear in Britain c. 6000 years ago (kBP), a millennium after they appear in adjacent areas of northwestern continental Europe. However, the pattern and process of the British Neolithic transition remains unclear. We assembled genome-wide data from six Mesolithic and 67 Neolithic individuals found in Britain, dating from 10.5-4.5 kBP, a dataset that includes 22 newly reported individuals and the first genomic data from British Mesolithic hunter-gatherers. Our analyses reveals persistent genetic affinities between Mesolithic British and Western European hunter-gatherers over a period spanning Britain's separation from continental Europe. We find overwhelming support for agriculture being introduced by incoming continental farmers, with small and geographically structured levels of additional hunter-gatherer introgression. We find genetic affinity between British and Iberian Neolithic populations indicating that British Neolithic people derived much of their ancestry from Anatolian farmers who originally followed the Mediterranean route of dispersal and likely entered Britain from northwestern mainland Europe.

CHC22 clathrin plays a key role in intracellular membrane trafficking of the insulin-responsive glucose transporter GLUT4, and so in post-prandial clearance of glucose from human blood. We performed population genetic and phylogenetic analyses of the CLTCL1 gene, encoding CHC22, to gain insight into its functional evolution. Analysis of 58 vertebrate genomes showed independent loss of CLTCL1 in at least two lineages after it arose from a gene duplication during the emergence of jawed vertebrates. All vertebrates studied retain the parent CLTC gene encoding CHC17 clathrin, which mediates endocytosis and other housekeeping pathways of membrane traffic, as performed by the single type of clathrin in non-vertebrate eukaryotes. For those species retaining CLTCL1, preservation of CHC22 functionality was supported by strong evidence for purifying selection over phylogenetic timescales, as seen for CLTC. Nonetheless, CLTCL1 showed considerably greater allelic diversity than CLTC in humans and chimpanzees. In all human population samples studied, two allelic variants of CLTCL1 segregate at high frequency, encoding CHC22 proteins with either methionine or valine at position 1316. Balancing selection of these two allotypes is inferred, with V1316 being more frequent in farming populations, when compared to hunter-gatherers, and originating an estimated 500-50 thousand years ago. Functional studies indicate that V1316-CHC22 is less effective at controlling GLUT4 membrane traffic than M1316-CHC22, leading to an attenuated insulin-regulated response, consistent with structural predictions and measurable differences in cellular dynamics of the two variants. These analyses suggest that CHC22 clathrin was subject to selection in humans with different diets, leading to allotypes that affect its role in nutrient metabolism and have potential to differentially influence the human insulin response.

Abstract Today, it is widely accepted that agriculture and settled village life arrived in Europe as a cultural package, carried by people migrating from Anatolia and the Aegean Basin. The putative fisher-forager site of Lepenski Vir in Serbia has long been acknowledged as an exception to this model. Here, the Mesolithic-Neolithic transition - possibly inspired by interaction with the new arrivals - was thought to have taken place autochthonously on site. Our reinterpretation, based on ancient genomes, as well as archaeological and isotopic evidence, revisits this conclusion, indicating that here too, house construction, early village society and agriculture were primarily associated with Europe’s first farmers, thus challenging the long-held interpretation of Lepenski Vir as a Mesolithic community that adopted Neolithic practices. A detailed timeline of population changes at the site suggests that Aegean incomers did not simply integrate into an established Mesolithic society, rather founded new lineages and households. Iron Gates foragers and their admixed descendants appear to have been buried largely separately, on the fringes of the settlement, their diet showing no major shift from aquatic to terrestrial food resources.

Abstract The precise genetic origins of the first Neolithic farming populations, as well as the processes and the timing of their differentiation, remain largely unknown. Based on demogenomic modeling of high-quality ancient genomes, we show that the early farmers of Anatolia and Europe emerged from a multiphase mixing of a Near Eastern population with a strongly bottlenecked Western hunter-gatherer population after the Last Glacial Maximum. Moreover, the population branch leading to the first farmers of Europe and Anatolia is characterized by a 2,500-year period of extreme genetic drift during its westward range expansion. Based on these findings, we derive a spatially explicit model of the population history of Southwest Asia and Europe during the late Pleistocene and early Holocene. One-Sentence Summary: Early European farmers emerged from multiple post LGM mixtures and experienced extreme drift during their westward expansion.

CHC22 clathrin plays a key role in intracellular membrane traffic of the insulin-responsive glucose transporter GLUT4 in humans. We performed population genetic and phylogenetic analyses of the CHC22-encoding CLTCL1 gene, revealing independent gene loss in at least two vertebrate lineages, after arising from gene duplication. All vertebrates retained the paralogous CLTC gene encoding CHC17 clathrin, which mediates endocytosis. For vertebrates retaining CLTCL1 , strong evidence for purifying selection supports CHC22 functionality. All human populations maintained two high frequency CLTCL1 allelic variants, encoding either methionine or valine at position 1316. Functional studies indicated that CHC22-V1316, which is more frequent in farming populations than in hunter-gatherers, has different cellular dynamics than M1316-CHC22 and is less effective at controlling GLUT4 membrane traffic, attenuating its insulin-regulated response. These analyses suggest that ancestral human dietary change influenced selection of allotypes that affect CHC22’s role in metabolism and have potential to differentially influence the human insulin response.* CCV : clathrin-coated vesicles CHC : clathrin heavy chain CLC : clathrin light chain GLUT4 : glucose transporter 4 SNP : single nucleotide polymorphism GFP : green fluorescent protein FRAP : fluorescence recovery after photobleaching GSC : GLUT4 storage compartment HA : hemagglutinin FACS : fluorescence-activated cell sorting T2D : Type 2 diabetes AFR : African EUR : European EAS : East Asian AMR : Admixed American SAS : South Asian YRI : Yoruba from Nigeria CEU : North Americans with Caucasian European ancestry CHB : Han Chinese from Beijing MSA : multiple sequence alignment VCF : variant call format HG : hunter-gatherer EF : early farmer MFI : mean fluorescent intensity