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.

Summary Regulatory changes are broadly accepted as key drivers of phenotypic divergence. However, identifying regulatory changes that underlie human-specific traits has proven very challenging. Here, we use 63 DNA methylation maps of ancient and present-day humans, as well as of six chimpanzees, to detect differentially methylated regions that emerged in modern humans after the split from Neanderthals and Denisovans. We show that genes affecting the face and vocal tract went through particularly extensive methylation changes. Specifically, we identify widespread hypermethylation in a network of face- and voice-affecting genes ( SOX9 , ACAN , COL2A1 , NFIX and XYLT1 ). We propose that these repression patterns appeared after the split from Neanderthals and Denisovans, and that they might have played a key role in shaping the modern human face and vocal tract.

Abstract Human culture, biology, and health were shaped dramatically by the onset of agriculture ~12,000 years before present (BP). Subsistence shifts from hunting and gathering to agriculture are hypothesized to have resulted in increased individual fitness and population growth as evidenced by archaeological and population genomic data alongside a simultaneous decline in physiological health as inferred from paleopathological analyses and stature reconstructions of skeletal remains. A key component of the health decline inference is that relatively shorter statures observed for early farmers may (at least partly) reflect higher childhood disease burdens and poorer nutrition. However, while such stresses can indeed result in growth stunting, height is also highly heritable, and substantial inter-individual variation in the height genetic component within a population is typical. Moreover, extensive migration and gene flow were characteristics of multiple agricultural transitions worldwide. Here, we consider both osteological and ancient DNA data from the same prehistoric individuals to comprehensively study the trajectory of human stature variation as a proxy for health across a transition to agriculture. Specifically, we compared ‘predicted’ genetic contributions to height from paleogenomic data and ‘achieved’ adult osteological height estimated from long bone measurements on a per-individual basis for n=160 ancient Europeans from sites spanning the Upper Paleolithic to the Iron Age (~38,000-2,400 BP). We found that individuals from the Neolithic were shorter than expected (given their individual polygenic height scores) by an average of −4.47 cm relative to individuals from the Upper Paleolithic and Mesolithic (P=0.016). The average osteological vs. expected stature then increased relative to the Neolithic over the Copper (+2.67 cm, P=0.052), Bronze (+3.33 cm, P=0.032), and Iron Ages (+3.95 cm, P=0.094). These results were partly attenuated when we accounted for genome-wide genetic ancestry variation in our sample (which we note is partly duplicative with the individual polygenic score information). For example, in this secondary analysis Neolithic individuals were −3.48 cm shorter than expected on average relative to individuals from the Upper Paleolithic and Mesolithic (P=0.056). We also incorporated observations of paleopathological indicators of non-specific stress that can persist from childhood to adulthood in skeletal remains (linear enamel hypoplasia, cribra orbitalia, and porotic hyperostosis) into our model. Overall, our work highlights the potential of integrating disparate datasets to explore proxies of health in prehistory.

Abstract The Iron Age was a dynamic period in central Mediterranean history, with the expansion of Greek and Phoenician colonies and the growth of Carthage into the dominant maritime power of the Mediterranean. These events were facilitated by the ease of long-distance travel following major advances in seafaring. We know from the archaeological record that trade goods and materials were moving across great distances in unprecedented quantities, but it is unclear how these patterns correlate with human mobility. To investigate population mobility and interactions directly, we sequenced the genomes of 30 ancient individuals from coastal cities around the central Mediterranean, in Tunisia, Sardinia, and central Italy. We observe a meaningful contribution of autochthonous populations, as well as highly heterogeneous ancestry including many individuals with non-local ancestries from other parts of the Mediterranean region. These results highlight both the role of local populations and the extreme interconnectedness of populations in the Iron Age Mediterranean. By studying these trans-Mediterranean neighbors together, we explore the complex interplay between local continuity and mobility that shaped the Iron Age societies of the central Mediterranean.

Abstract The genetic history of prehistoric and protohistoric Korean populations is not well understood due to the lack of ancient Korean genomes. Here, we report the first paleogenomic data from Korea; eight shotgun-sequenced genomes (0.7×∼6.1× coverage) from two archeological sites in Gimhae: Yuha-ri shell mound and Daesung-dong tumuli, the most important funerary complex of the Gaya confederacy. All eight individuals are from the Korean Three Kingdoms period (4th-7th century CE), during which there is archaeological evidence of extensive trade connections with both northern (modern-day China) and eastern (modern-day Japan) kingdoms. All genomes are best modeled as an admixture between a northern-Chinese Iron Age genetic source and a Japanese-Jomon-related ancestry. The proportion of Jomon-related ancestry suggests the presence of two genetic groups within the population. The observed substructure indicates diversity among the Gaya population that is not related to either social status or sex. Teaser 1,700-year-old genomes reveal the genetic diversity of ancient Koreans in the Gimhae region.

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.

Summary Archaeological sediments have been shown to preserve ancient DNA, but so far have not yielded genome-scale information of the magnitude of skeletal remains. We retrieved and analysed human and mammalian low-coverage nuclear and high-coverage mitochondrial genomes from Upper Palaeolithic sediments from Satsurblia cave, western Georgia, dated to 25,000 years ago. First, a human female genome with substantial basal Eurasian ancestry, which was an ancestry component of the majority of post-Ice Age people in the Near East, North Africa, and parts of Europe. Second, a wolf genome that is basal to extant Eurasian wolves and dogs and represents a previously unknown, likely extinct, Caucasian lineage that diverged from the ancestors of modern wolves and dogs before these diversified. Third, a bison genome that is basal to present-day populations, suggesting that population structure has been substantially reshaped since the Last Glacial Maximum. Our results provide new insights into the late Pleistocene genetic histories of these three species, and demonstrate that sediment DNA can be used not only for species identification, but also be a source of genome-wide ancestry information and genetic history. Highlights We demonstrate for the first time that genome sequencing from sediments is comparable to that of skeletal remains A single Pleistocene sediment sample from the Caucasus yielded three low-coverage mammalian ancient genomes We show that sediment ancient DNA can reveal important aspects of the human and faunal past Evidence of an uncharacterized human lineage from the Caucasus before the Last Glacial Maximum ∼0.01-fold coverage wolf and bison genomes are both basal to present-day diversity, suggesting reshaping of population structure in both species

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.

Abstract Late Antiquity Dalmatia was a time and place of political unrest in the Roman Empire that influenced the lives of the people living in that region. The Late Antique burial site of Hvar – Radošević, spanning the 3 rd to 5 th centuries, is located on the Croatian Dalmatian island of Hvar. Given the time frame and its location on a busy marine trade route, study of this burial site offers us a glimpse into the lives of the Late Antique population living on this island. It comprises 33 individuals, with 17 buried within a confined grave tomb, and the remaining individuals buried in separate locations in the tomb’s proximity. Our objective was to provide new perspectives on the lives of people on the island during those times by studying ancestry, population structure, possible differences within the buried population, dietary habits, and general health. Analysis of the ancestral origins of the individuals buried at Hvar – Radošević revealed a diverse population reflective of the era’s genetic variability. The identification of genetic outliers suggests affiliations with distinct regions of the Roman Empire, possibly linked to trade routes associated with the Late Antique port in ancient Hvar. Stable isotope ratio analysis (δ¹³C and δ¹⁵N) indicated a diet mainly consisting of C 3 plants, with minimal consumption of marine foods. High childhood mortality rates, physiological stress markers, and dental diseases suggest a low quality of life in the population. Assessment of kinship and dietary patterns revealed no discernible distinctions between individuals buried within the tomb and those buried outside, indicative of an absence of differential burial practices based on social status and familial ties.

Farming was first introduced to southeastern Europe in the mid-7th millennium BCE - brought by migrants from Anatolia who settled in the region before spreading throughout Europe. To clarify the dynamics of the interaction between the first farmers and indigenous hunter-gatherers where they first met, we analyze genome-wide ancient DNA data from 223 individuals who lived in southeastern Europe and surrounding regions between 12,000 and 500 BCE. We document previously uncharacterized genetic structure, showing a West-East cline of ancestry in hunter-gatherers, and show that some Aegean farmers had ancestry from a different lineage than the northwestern Anatolian lineage that formed the overwhelming ancestry of other European farmers. We show that the first farmers of northern and western Europe passed through southeastern Europe with limited admixture with local hunter-gatherers, but that some groups mixed extensively, with relatively sex-balanced admixture compared to the male-biased hunter-gatherer admixture that prevailed later in the North and West. Southeastern Europe continued to be a nexus between East and West after farming arrived, with intermittent genetic contact from the Steppe up to 2000 years before the migration that replaced much of northern Europe's population.