The deep population history of East Asia remains poorly understood due to a lack of ancient DNA data and sparse sampling of present-day people. We report genome-wide data from 191 individuals from Mongolia, northern China, Taiwan, the Amur River Basin and Japan dating to 6000 BCE – 1000 CE, many from contexts never previously analyzed with ancient DNA. We also report 383 present-day individuals from 46 groups mostly from the Tibetan Plateau and southern China. We document how 6000-3600 BCE people of Mongolia and the Amur River Basin were from populations that expanded over Northeast Asia, likely dispersing the ancestors of Mongolic and Tungusic languages. In a time transect of 89 Mongolians, we reveal how Yamnaya steppe pastoralist spread from the west by 3300-2900 BCE in association with the Afanasievo culture, although we also document a boy buried in an Afanasievo barrow with ancestry entirely from local Mongolian hunter-gatherers, representing a unique case of someone of entirely non-Yamnaya ancestry interred in this way. The second spread of Yamnaya-derived ancestry came via groups that harbored about a third of their ancestry from European farmers, which nearly completely displaced unmixed Yamnaya-related lineages in Mongolia in the second millennium BCE, but did not replace Afanasievo lineages in western China where Afanasievo ancestry persisted, plausibly acting as the source of the early-splitting Tocharian branch of Indo-European languages. Analyzing 20 Yellow River Basin farmers dating to ∼3000 BCE, we document a population that was a plausible vector for the spread of Sino-Tibetan languages both to the Tibetan Plateau and to the central plain where they mixed with southern agriculturalists to form the ancestors of Han Chinese. We show that the individuals in a time transect of 52 ancient Taiwan individuals spanning at least 1400 BCE to 600 CE were consistent with being nearly direct descendants of Yangtze Valley first farmers who likely spread Austronesian, Tai-Kadai and Austroasiatic languages across Southeast and South Asia and mixing with the people they encountered, contributing to a four-fold reduction of genetic differentiation during the emergence of complex societies. We finally report data from Jomon hunter-gatherers from Japan who harbored one of the earliest splitting branches of East Eurasian variation, and show an affinity among Jomon, Amur River Basin, ancient Taiwan, and Austronesian-speakers, as expected for ancestry if they all had contributions from a Late Pleistocene coastal route migration to East Asia.

Ancient DNA studies have established that European Neolithic populations were descended from Anatolian migrants who received a limited amount of admixture from resident hunter-gatherers. Many open questions remain, however, about the spatial and temporal dynamics of population interactions and admixture during the Neolithic period. Using the highest-resolution genome-wide ancient DNA data set assembled to date—a total of 177 samples, 127 newly reported here, from the Neolithic and Chalcolithic of Hungary (6000–2900 BCE, n = 98), Germany (5500–3000 BCE, n = 42), and Spain (5500–2200 BCE, n = 37)—we investigate the population dynamics of Neolithization across Europe. We find that genetic diversity was shaped predominantly by local processes, with varied sources and proportions of hunter-gatherer ances try among the three regions and through time. Admixture between groups with different ancestry profiles was pervasive and resulted in observable population transformation across almost all cultural transitions. Our results shed new light on the ways that gene flow reshaped European populations throughout the Neolithic period and demonstrate the potential of time-series-based sampling and modeling approaches to elucidate multiple dimensions of historical population interactions.

Abstract The Roman Empire expanded through the Mediterranean shores and brought human mobility and cosmopolitanism across this inland sea to an unprecedented scale. However, if this was also common at the Empire frontiers remains undetermined. The Balkans and Danube River were of strategic importance for the Romans acting as an East-West connection and as a defense line against “barbarian” tribes. We generated genome-wide data from 70 ancient individuals from present-day Serbia dated to the first millennium CE; including Viminacium, capital of Moesia Superior province. Our analyses reveal large scale-movements from Anatolia during Imperial rule, similar to the pattern observed in Rome, and cases of individual mobility from as far as East Africa. Between ∼250-500 CE, we detect gene-flow from Central/Northern Europe harboring admixtures of Iron Age steppe groups. Tenth-century CE individuals harbored North-Eastern European-related ancestry likely associated to Slavic-speakers, which contributed >20% of the ancestry of today’s Balkan people.

Nubia has been a corridor for the movement of goods, culture, and people between sub-Saharan Africa, Egypt, and West Eurasia since prehistory, but little is known about the genetic landscape of the region prior to the influence of the Islamic migrations that began in the late 1st millennium CE. We report genome-wide data for 66 individuals from the site of Kulubnarti (∼650–1000 CE), increasing the number of ancient individuals with genome-level data from the Nile Valley from three to 69. Our results shed light on the genetic ancestry of a Christian Period group and help to address a long-standing question about the relationships among people buried in two neighboring cemeteries who show skeletal evidence of differences in morbidity and mortality that are broadly suggestive of differences in social status. We find that the Kulubnarti Nubians were admixed with ∼43% Nilotic-related ancestry on average (individual proportions varied between ∼36-54%) and the remaining ancestry reflecting a West Eurasian-related gene pool likely introduced into Nubia through Egypt, but ultimately deriving from an ancestry pool like that found in the Bronze and Iron Age Levant. The admixed ancestry at Kulubnarti reflects interactions between genetically-distinct people in northeast Africa spanning almost a millennium, with West Eurasian ancestry disproportionately associated with females, highlighting the impact of female mobility in this region. We find no significant differences in ancestry among individuals from the two plausibly socially-stratified cemeteries at Kulubnarti, supporting hypotheses that the groups may have been socially divided but were not genetically distinct. We identify seven pairs of inter-cemetery relatives as close as second-degree, suggesting that any social divisions at Kulubnarti did not prevent mixing between groups. Present-day Nubians are not directly descended from the Christian Period people from Kulubnarti without additional admixture, attesting to the dynamic history of interaction that continues to shape the cultural and genetic landscape of Nubia.

Humans settled the Caribbean ~6,000 years ago, with intensified agriculture and ceramic use marking a shift from the Archaic Age to the Ceramic Age ~2,500 years ago. To shed new light on the history of Caribbean people, we report genome-wide data from 184 individuals predating European contact from The Bahamas, Cuba, Hispaniola, Puerto Rico, Curaçao, and northwestern Venezuela. A largely homogeneous ceramic-using population most likely originating in northeastern South America and related to present-day Arawak-speaking groups moved throughout the Caribbean at least 1,800 years ago, spreading ancestry that is still detected in parts of the region today. These people eventually almost entirely replaced Archaic-related lineages in Hispaniola but not in northwestern Cuba, where unadmixed Archaic-related ancestry persisted into the last millennium. We document high mobility and inter-island connectivity throughout the Ceramic Age as reflected in relatives buried ~75 kilometers apart in Hispaniola and low genetic differentiation across many Caribbean islands, albeit with subtle population structure distinguishing the Bahamian islands we studied from the rest of the Caribbean and from each other, and long-term population continuity in southeastern coastal Hispaniola differentiating this region from the rest of the island. Ceramic-associated people avoided close kin unions despite limited mate pools reflecting low effective population sizes (2N e =1000-2000) even at sites on the large Caribbean islands. While census population sizes can be an order of magnitude larger than effective population sizes, pan-Caribbean population size estimates of hundreds of thousands are likely too large. Transitions in pottery styles show no evidence of being driven by waves of migration of new people from mainland South America; instead, they more likely reflect the spread of ideas and people within an interconnected Caribbean world.

ABSTRACT Ancient DNA sampling methods—although optimized for efficient DNA extraction—are destructive, relying on drilling or cutting and powdering (parts of) bones and teeth. As the field of ancient DNA has grown, so have concerns about the impact of destructive sampling of the skeletal remains from which ancient DNA is obtained. Due to a particularly high concentration of endogenous DNA, the cementum of tooth roots is often targeted for ancient DNA sampling, but standard destructive sampling methods often result in the loss of at least one entire root. Here, we present a minimally destructive method for extracting ancient DNA from dental cementum present on the surface of tooth roots. This method does not require destructive drilling or grinding, and, following extraction, the tooth remains safe to handle and suitable for most morphological studies, as well as other biochemical studies, such as radiocarbon dating. We extracted and sequenced ancient DNA from 30 teeth (and 9 corresponding petrous bones) using this minimally destructive extraction method in addition to a typical tooth sampling method. We find that the minimally destructive method can provide ancient DNA that is of comparable quality to extracts produced from teeth that have undergone destructive sampling processes. Further, we find that a rigorous cleaning of the tooth surface combining diluted bleach and UV light irradiation seems sufficient to minimize external contaminants usually removed through the physical removal of a superficial layer when sampling through regular powdering methods.

Ancient DNA analysis of three individuals dated to ~3000 years before present (BP) from Vanuatu and one ~2600 BP individual from Tonga has revealed that the first inhabitants of Remote Oceania ("First Remote Oceanians") were almost entirely of East Asian ancestry, and thus their ancestors passed New Guinea, the Bismarck Archipelago, and the Solomon Islands with minimal admixture with the Papuan groups they encountered [1]. However, all present-day populations in Near and Remote Oceania harbor 25-100% Papuan ancestry, implying that there must have been at least one later stream of migration eastward from Near Oceania. We generated genome-wide data for 14 ancient individuals from Efate and Epi Islands in Vanuatu ranging from 3,000-150 BP, along with 185 present-day Vanuatu individuals from 18 islands. We show that people of almost entirely Papuan ancestry had arrived in Vanuatu by 2400 BP, an event that coincided with the end of the Lapita cultural period, changes in skeletal morphology, and the cessation of long-distance trade between Near and Remote Oceania [2]. First Remote Oceanian ancestry subsequently increased via admixture but remains at 10-20% in most islands. Through a fine-grained comparison of ancestry profiles in Vanuatu and Polynesia with diverse groups in Near Oceania, we find that Papuan ancestry in Vanuatu is consistent with deriving from the Bismarck Archipelago instead of the geographically closer Solomon Islands. Papuan ancestry in Polynesia also shows connections to the ancestry profiles present in the Bismarck Archipelago but is more similar to Tolai from New Britain and Tutuba from Vanuatu than to the ancient Vanuatu individuals and the great majority of present-day Vanuatu populations. This suggests a third eastward stream of migration from Near to Remote Oceania bringing a different type of Papuan ancestry.

We report genome-wide ancient DNA from 44 ancient Near Easterners ranging in time between ~12,000-1,400 BCE, from Natufian hunter-gatherers to Bronze Age farmers. We show that the earliest populations of the Near East derived around half their ancestry from a 'Basal Eurasian' lineage that had little if any Neanderthal admixture and that separated from other non-African lineages prior to their separation from each other. The first farmers of the southern Levant (Israel and Jordan) and Zagros Mountains (Iran) were strongly genetically differentiated, and each descended from local hunter-gatherers. By the time of the Bronze Age, these two populations and Anatolian-related farmers had mixed with each other and with the hunter-gatherers of Europe to drastically reduce genetic differentiation. The impact of the Near Eastern farmers extended beyond the Near East: farmers related to those of Anatolia spread westward into Europe; farmers related to those of the Levant spread southward into East Africa; farmers related to those from Iran spread northward into the Eurasian steppe; and people related to both the early farmers of Iran and to the pastoralists of the Eurasian steppe spread eastward into South Asia.

Southeast Asia is home to rich human genetic and linguistic diversity, but the details of past population movements in the region are not well known. Here, we report genome-wide ancient DNA data from thirteen Southeast Asian individuals spanning from the Neolithic period through the Iron Age (4100-1700 years ago). Early agriculturalists from Man Bac in Vietnam possessed a mixture of East Asian (southern Chinese farmer) and deeply diverged eastern Eurasian (hunter-gatherer) ancestry characteristic of Austroasiatic speakers, with similar ancestry as far south as Indonesia providing evidence for an expansive initial spread of Austroasiatic languages. In a striking parallel with Europe, later sites from across the region show closer connections to present-day majority groups, reflecting a second major influx of migrants by the time of the Bronze Age.

We generated genome-wide data from 69 Europeans who lived between 8,000-3,000 years ago by enriching ancient DNA libraries for a target set of almost four hundred thousand polymorphisms. Enrichment of these positions decreases the sequencing required for genome-wide ancient DNA analysis by a median of around 250-fold, allowing us to study an order of magnitude more individuals than previous studies and to obtain new insights about the past. We show that the populations of western and far eastern Europe followed opposite trajectories between 8,000-5,000 years ago. At the beginning of the Neolithic period in Europe, ~8,000-7,000 years ago, closely related groups of early farmers appeared in Germany, Hungary, and Spain, different from indigenous hunter-gatherers, whereas Russia was inhabited by a distinctive population of hunter-gatherers with high affinity to a ~24,000 year old Siberian6. By ~6,000-5,000 years ago, a resurgence of hunter-gatherer ancestry had occurred throughout much of Europe, but in Russia, the Yamnaya steppe herders of this time were descended not only from the preceding eastern European hunter-gatherers, but from a population of Near Eastern ancestry. Western and Eastern Europe came into contact ~4,500 years ago, as the Late Neolithic Corded Ware people from Germany traced ~3/4 of their ancestry to the Yamnaya, documenting a massive migration into the heartland of Europe from its eastern periphery. This steppe ancestry persisted in all sampled central Europeans until at least ~3,000 years ago, and is ubiquitous in present-day Europeans. These results provide support for the theory of a steppe origin of at least some of the Indo-European languages of Europe.