Here we report the Simons Genome Diversity Project data set: high quality genomes from 300 individuals from 142 diverse populations. These genomes include at least 5.8 million base pairs that are not present in the human reference genome. Our analysis reveals key features of the landscape of human genome variation, including that the rate of accumulation of mutations has accelerated by about 5% in non-Africans compared to Africans since divergence. We show that the ancestors of some pairs of present-day human populations were substantially separated by 100,000 years ago, well before the archaeologically attested onset of behavioural modernity. We also demonstrate that indigenous Australians, New Guineans and Andamanese do not derive substantial ancestry from an early dispersal of modern humans; instead, their modern human ancestry is consistent with coming from the same source as that of other non-Africans. Deep whole-genome sequencing of 300 individuals from 142 diverse populations provides insights into key population genetic parameters, shows that all modern human ancestry outside of Africa including in Australasians is consistent with descending from a single founding population, and suggests a higher rate of accumulation of mutations in non-Africans compared to Africans since divergence. Three international collaborations reporting in this issue of Nature describe 787 high-quality genomes from individuals from geographically diverse populations. David Reich and colleagues analysed whole-genome sequences of 300 individuals from 142 populations. Their findings include an accelerated estimated rate of accumulation of mutations in non-Africans compared to Africans since divergence, and that indigenous Australians, New Guineans and Andamanese do not derive substantial ancestry from an early dispersal of modern humans but from the same source as that of other non-Africans. Eske Willerlsev and colleagues obtained whole-genome data for 83 Aboriginal Australians and 25 Papuans from the New Guinea Highlands. They estimate that Aboriginal Australians and Papuans diverged from Eurasian populations 51,000–72,000 years ago, following a single out-of-Africa dispersal. Luca Pagani et al. report on a dataset of 483 high-coverage human genomes from 148 populations worldwide, including 379 new genomes from 125 populations. Their analyses support the model by which all non-African populations derive most of their genetic ancestry from a single recent migration out of Africa, although a Papuan contribution suggests a trace of an earlier human expansion.

A sequencing study comparing ancient and contemporary genomes reveals that most present-day Europeans derive from at least three highly differentiated populations: west European hunter-gatherers, ancient north Eurasians (related to Upper Palaeolithic Siberians) and early European farmers of mainly Near Eastern origin. By sequencing and comparing the genomes of nine ancient Europeans that bridge the transition to agriculture in Europe between 8,000 and 7,000 years ago, David Reich and colleagues show that most present-day Europeans derive from at least three highly differentiated populations — west European hunter-gatherers, ancient north Eurasians (related to Upper Palaeolithic Siberians) and early European farmers of mainly Near Eastern origin. They further propose that early European farmers had about 44% ancestry from a 'basal Eurasian' population that split before the diversification of other non-African lineages. These results raise interesting new questions, for instance that of where and when the Near Eastern farmers mixed with European hunter-gatherers to produce the early European farmers. We sequenced the genomes of a ∼7,000-year-old farmer from Germany and eight ∼8,000-year-old hunter-gatherers from Luxembourg and Sweden. We analysed these and other ancient genomes1,2,3,4 with 2,345 contemporary humans to show that most present-day Europeans derive from at least three highly differentiated populations: west European hunter-gatherers, who contributed ancestry to all Europeans but not to Near Easterners; ancient north Eurasians related to Upper Palaeolithic Siberians3, who contributed to both Europeans and Near Easterners; and early European farmers, who were mainly of Near Eastern origin but also harboured west European hunter-gatherer related ancestry. We model these populations’ deep relationships and show that early European farmers had ∼44% ancestry from a ‘basal Eurasian’ population that split before the diversification of other non-African lineages.

Draft genomes of two south-central Siberian individuals dating to 24,000 and 17,000 years ago show that they are genetically closely related to modern-day western Eurasians and Native Americans but not to east Asians; the results have implications for our understanding of the origins of Native Americans. Where did the First Americans come from, and who were they? On both counts the interpretation of the genetic and archaeological evidence causes controversy. The publication of the draft genome of a 24,000-year-old human specimen from Mal'ta in south-central Siberia — the earliest modern human genome sequence reported to date — may help to clarify matters. Eske Willerslev and colleagues find that the Mal'ta individual is genetically closely related to modern-day Native Americans and basal to modern-day western Eurasians, but has no close affinity to east Asians. This implies that populations related to modern-day western Eurasians had a more northeasterly distribution in the past than commonly thought. The authors estimate that between 14 and 38% of Native American ancestry originates from this ancient Mal'ta group and is therefore not of east Asian but rather of western Eurasian ancestry, which may explain why several First American crania have been reported as bearing non-east Asian features. The origins of the First Americans remain contentious. Although Native Americans seem to be genetically most closely related to east Asians1,2,3, there is no consensus with regard to which specific Old World populations they are closest to4,5,6,7,8. Here we sequence the draft genome of an approximately 24,000-year-old individual (MA-1), from Mal’ta in south-central Siberia9, to an average depth of 1×. To our knowledge this is the oldest anatomically modern human genome reported to date. The MA-1 mitochondrial genome belongs to haplogroup U, which has also been found at high frequency among Upper Palaeolithic and Mesolithic European hunter-gatherers10,11,12, and the Y chromosome of MA-1 is basal to modern-day western Eurasians and near the root of most Native American lineages5. Similarly, we find autosomal evidence that MA-1 is basal to modern-day western Eurasians and genetically closely related to modern-day Native Americans, with no close affinity to east Asians. This suggests that populations related to contemporary western Eurasians had a more north-easterly distribution 24,000 years ago than commonly thought. Furthermore, we estimate that 14 to 38% of Native American ancestry may originate through gene flow from this ancient population. This is likely to have occurred after the divergence of Native American ancestors from east Asian ancestors, but before the diversification of Native American populations in the New World. Gene flow from the MA-1 lineage into Native American ancestors could explain why several crania from the First Americans have been reported as bearing morphological characteristics that do not resemble those of east Asians2,13. Sequencing of another south-central Siberian, Afontova Gora-2 dating to approximately 17,000 years ago14, revealed similar autosomal genetic signatures as MA-1, suggesting that the region was continuously occupied by humans throughout the Last Glacial Maximum. Our findings reveal that western Eurasian genetic signatures in modern-day Native Americans derive not only from post-Columbian admixture, as commonly thought, but also from a mixed ancestry of the First Americans.

Genetic history of Native Americans Several theories have been put forth as to the origin and timing of when Native American ancestors entered the Americas. To clarify this controversy, Raghavan et al. examined the genomic variation among ancient and modern individuals from Asia and the Americas. There is no evidence for multiple waves of entry or recurrent gene flow with Asians in northern populations. The earliest migrations occurred no earlier than 23,000 years ago from Siberian ancestors. Amerindians and Athabascans originated from a single population, splitting approximately 13,000 years ago. Science , this issue 10.1126/science.aab3884

It is commonly thought that human genetic diversity in non-African populations was shaped primarily by an out-of-Africa dispersal 50–100 thousand yr ago (kya). Here, we present a study of 456 geographically diverse high-coverage Y chromosome sequences, including 299 newly reported samples. Applying ancient DNA calibration, we date the Y-chromosomal most recent common ancestor (MRCA) in Africa at 254 (95% CI 192–307) kya and detect a cluster of major non-African founder haplogroups in a narrow time interval at 47–52 kya, consistent with a rapid initial colonization model of Eurasia and Oceania after the out-of-Africa bottleneck. In contrast to demographic reconstructions based on mtDNA, we infer a second strong bottleneck in Y-chromosome lineages dating to the last 10 ky. We hypothesize that this bottleneck is caused by cultural changes affecting variance of reproductive success among males.

In Europe, the Neolithic transition (8,000-4,000 B.C.) from hunting and gathering to agricultural communities was one of the most important demographic events since the initial peopling of Europe by anatomically modern humans in the Upper Paleolithic (40,000 B.C.). However, the nature and speed of this transition is a matter of continuing scientific debate in archaeology, anthropology, and human population genetics. To date, inferences about the genetic make up of past populations have mostly been drawn from studies of modern-day Eurasian populations, but increasingly ancient DNA studies offer a direct view of the genetic past. We genetically characterized a population of the earliest farming culture in Central Europe, the Linear Pottery Culture (LBK; 5,500-4,900 calibrated B.C.) and used comprehensive phylogeographic and population genetic analyses to locate its origins within the broader Eurasian region, and to trace potential dispersal routes into Europe. We cloned and sequenced the mitochondrial hypervariable segment I and designed two powerful SNP multiplex PCR systems to generate new mitochondrial and Y-chromosomal data from 21 individuals from a complete LBK graveyard at Derenburg Meerenstieg II in Germany. These results considerably extend the available genetic dataset for the LBK (n = 42) and permit the first detailed genetic analysis of the earliest Neolithic culture in Central Europe (5,500-4,900 calibrated B.C.). We characterized the Neolithic mitochondrial DNA sequence diversity and geographical affinities of the early farmers using a large database of extant Western Eurasian populations (n = 23,394) and a wide range of population genetic analyses including shared haplotype analyses, principal component analyses, multidimensional scaling, geographic mapping of genetic distances, and Bayesian Serial Simcoal analyses. The results reveal that the LBK population shared an affinity with the modern-day Near East and Anatolia, supporting a major genetic input from this area during the advent of farming in Europe. However, the LBK population also showed unique genetic features including a clearly distinct distribution of mitochondrial haplogroup frequencies, confirming that major demographic events continued to take place in Europe after the early Neolithic.

Whole-genome sequencing of individuals from 125 populations provides insight into patterns of genetic diversity, natural selection and human demographic history during the peopling of Eurasia and finds evidence for genetic vestiges of an early expansion of modern humans out of Africa in Papuans. Three international collaborations reporting in this issue of Nature describe 787 high-quality genomes from individuals from geographically diverse populations. David Reich and colleagues analysed whole-genome sequences of 300 individuals from 142 populations. Their findings include an accelerated estimated rate of accumulation of mutations in non-Africans compared to Africans since divergence, and that indigenous Australians, New Guineans and Andamanese do not derive substantial ancestry from an early dispersal of modern humans but from the same source as that of other non-Africans. Eske Willerlsev and colleagues obtained whole-genome data for 83 Aboriginal Australians and 25 Papuans from the New Guinea Highlands. They estimate that Aboriginal Australians and Papuans diverged from Eurasian populations 51,000–72,000 years ago, following a single out-of-Africa dispersal. Luca Pagani et al. report on a dataset of 483 high-coverage human genomes from 148 populations worldwide, including 379 new genomes from 125 populations. Their analyses support the model by which all non-African populations derive most of their genetic ancestry from a single recent migration out of Africa, although a Papuan contribution suggests a trace of an earlier human expansion. High-coverage whole-genome sequence studies have so far focused on a limited number1 of geographically restricted populations2,3,4,5, or been targeted at specific diseases, such as cancer6. Nevertheless, the availability of high-resolution genomic data has led to the development of new methodologies for inferring population history7,8,9 and refuelled the debate on the mutation rate in humans10. Here we present the Estonian Biocentre Human Genome Diversity Panel (EGDP), a dataset of 483 high-coverage human genomes from 148 populations worldwide, including 379 new genomes from 125 populations, which we group into diversity and selection sets. We analyse this dataset to refine estimates of continent-wide patterns of heterozygosity, long- and short-distance gene flow, archaic admixture, and changes in effective population size through time as well as for signals of positive or balancing selection. We find a genetic signature in present-day Papuans that suggests that at least 2% of their genome originates from an early and largely extinct expansion of anatomically modern humans (AMHs) out of Africa. Together with evidence from the western Asian fossil record11, and admixture between AMHs and Neanderthals predating the main Eurasian expansion12, our results contribute to the mounting evidence for the presence of AMHs out of Africa earlier than 75,000 years ago.

The phylogenetic relationships of numerous branches within the core Y-chromosome haplogroup R-M207 support a West Asian origin of haplogroup R1b, its initial differentiation there followed by a rapid spread of one of its sub-clades carrying the M269 mutation to Europe. Here, we present phylogeographically resolved data for 2043 M269-derived Y-chromosomes from 118 West Asian and European populations assessed for the M412 SNP that largely separates the majority of Central and West European R1b lineages from those observed in Eastern Europe, the Circum-Uralic region, the Near East, the Caucasus and Pakistan. Within the M412 dichotomy, the major S116 sub-clade shows a frequency peak in the upper Danube basin and Paris area with declining frequency toward Italy, Iberia, Southern France and British Isles. Although this frequency pattern closely approximates the spread of the Linearbandkeramik (LBK), Neolithic culture, an advent leading to a number of pre-historic cultural developments during the past ≤10 thousand years, more complex pre-Neolithic scenarios remain possible for the L23(xM412) components in Southeast Europe and elsewhere.

We sequenced genomes from a ~7,000 year old early farmer from Stuttgart in Germany, an ~8,000 year old hunter-gatherer from Luxembourg, and seven ~8,000 year old hunter-gatherers from southern Sweden. We analyzed these data together with other ancient genomes and 2,345 contemporary humans to show that the great majority of present-day Europeans derive from at least three highly differentiated populations: West European Hunter-Gatherers (WHG), who contributed ancestry to all Europeans but not to Near Easterners; Ancient North Eurasians (ANE), who were most closely related to Upper Paleolithic Siberians and contributed to both Europeans and Near Easterners; and Early European Farmers (EEF), who were mainly of Near Eastern origin but also harbored WHG-related ancestry. We model these populations' deep relationships and show that EEF had ~44% ancestry from a "Basal Eurasian" lineage that split prior to the diversification of all other non-African lineages.

Abstract The indigenous populations of inner Eurasia, a huge geographic region covering the central Eurasian steppe and the northern Eurasian taiga and tundra, harbor tremendous diversity in their genes, cultures and languages. In this study, we report novel genome-wide data for 763 individuals from Armenia, Georgia, Kazakhstan, Moldova, Mongolia, Russia, Tajikistan, Ukraine, and Uzbekistan. We furthermore report genome-wide data of two Eneolithic individuals (∽5,400 years before present) associated with the Botai culture in northern Kazakhstan. We find that inner Eurasian populations are structured into three distinct admixture clines stretching between various western and eastern Eurasian ancestries. This genetic separation is well mirrored by geography. The ancient Botai genomes suggest yet another layer of admixture in inner Eurasia that involves Mesolithic hunter-gatherers in Europe, the Upper Paleolithic southern Siberians and East Asians. Admixture modeling of ancient and modern populations suggests an overwriting of this ancient structure in the Altai-Sayan region by migrations of western steppe herders, but partial retaining of this ancient North Eurasian-related cline further to the North. Finally, the genetic structure of Caucasus populations highlights a role of the Caucasus Mountains as a barrier to gene flow and suggests a post-Neolithic gene flow into North Caucasus populations from the steppe.