Abstract Dental calculus preserves oral microbes, enabling comparative studies of the oral microbiome and health through time. However, small sample sizes and limited dental health metadata have hindered health-focused investigations to date. Here we investigate the relationship between tobacco pipe smoking and dental calculus microbiomes. Dental calculus from 75 individuals from the 19th century Middenbeemster skeletal collection (Netherlands) were analyzed by metagenomics. Demographic and dental health parameters were systematically recorded, including the presence/number of pipe notches. Comparative data sets from European populations before and after the introduction of tobacco were also analyzed. Calculus species profiles were compared with oral pathology to examine associations between microbiome community, smoking behavior, and oral health status. The Middenbeemster individuals exhibited relatively poor oral health, with a high prevalence of periodontal disease, caries, heavy calculus deposits, and antemortem tooth loss. No associations between pipe notches and dental pathologies, or microbial species composition, were found. Calculus samples before and after the introduction of tobacco showed highly similar species profiles. Observed inter-individual microbiome differences were consistent with previously described variation in human populations from the Upper Paleolithic to the present. Dental calculus may not preserve microbial indicators of health and disease status as distinctly as dental plaque. Research Highlights No associations between calculus species profiles and oral health metrics were detected in a single large population A minority of individuals have a dental calculus species profile characterized by low levels of Streptococcus and high levels of anaerobic taxa

Abstract The extent of the devastation of the Black Death pandemic (1346-53) on European populations is known from documentary sources and its bacterial source illuminated by studies of ancient pathogen DNA. What has remained less understood is the effect of the pandemic on human mobility and genetic diversity at local scale in the context of the social stratification of medieval communities. Here we study 275 newly reported ancient genomes from later medieval and post-medieval Cambridgeshire, from individuals buried before, during, and after the Black Death. The majority of individuals examined had local genetic ancestries. Consistent with the function of the institutions, we found a lack of close relatives among the friars and the inmates of the hospital in contrast to their abundance in general urban and rural parish communities. Accounting for the genetic component for height accentuates the disparities between social groups in stature estimated from long bones, as a proxy for health and the quality of life. While we detect long-term shifts in local genetic ancestry in Cambridgeshire that either pre- or postdate the Black Death, we find no evidence of major changes in genetic ancestry nor, in contrast to recent claims, higher differentiation of immune loci between cohorts living before and after the Black Death.

Summary Sexually transmitted (venereal) syphilis marked European history with a devastating epidemic at the end of the 15 th century, and is currently re-emerging globally. Together with non-venereal treponemal diseases, like bejel and yaws, found in subtropical and tropical regions, it poses a prevailing health threat worldwide. The origins and spread of treponemal diseases remain unresolved, including syphilis’ potential introduction into Europe from the Americas. Here, we present the first genetic data from archaeological human remains reflecting a previously unknown diversity of Treponema pallidum in historical Europe. Our study demonstrates that a variety of strains related to both venereal syphilis and yaws were already present in Northern Europe in the early modern period. We also discovered a previously unknown T. pallidum lineage recovered as a sister group to yaws and bejel. These findings imply a more complex pattern of geographical prevalence and etiology of early treponemal epidemics than previously understood.

Summary Human herpes simplex virus 1 (HSV-1), a life-long infection spread by oral contact, today infects a majority of adults globally 1 , yet no ancient HSV-1 genomes have yet been published. Phylogeographic clustering of sampled diversity into European, pan-Eurasian, and African groups 2, 3 has suggested that the virus co-diverged with anatomically modern humans migrating out of Africa 4 , although a much younger origin has also been proposed 5 . The lack of ancient HSV-1 genomes, high rates of recombination, and high mobility of humans in the modern era have impeded the understanding of HSV-1’s evolutionary history. Here we present three full ancient European HSV-1 genomes and one partial genome, dating to between the 3rd and 17th century CE, sequenced to up to 9.5× with paired human genomes up to 10.16×. These HSV-1 strains fall within modern Eurasian diversity. We estimate a mean mutation rate of 7.6 × 10 - 7 - 1.13 × 10 - 6 for non-African diversity leading to an estimated age of sampled modern Eurasian diversity to 4.68 (3.87 - 5.65) kya. Extrapolation of these rates indicate the age of sampled HSV-1 to 5.29 (4.60-6.12 kya, suggesting lineage replacement coinciding with late Neolithisation and implicating Bronze Age migrations 6 in the distribution of HSV-1 through Eurasia.

Abstract Although dozens of ancient Yersinia pestis genomes and a vast corpus of documentary data are available, the origin and spread of consecutive outbreaks of the Second Plague Pandemic in Europe (14th–18th c.) are still poorly understood. For the majority of ancient genomes, only radiocarbon dates spanning several decades are available, hampering an association with historically recorded plague outbreaks. Here, we present new genomic evidence of the Second Pandemic from 11 sites in England, Estonia, the Netherlands, Russia, and Switzerland yielding 11 Y. pestis genomes with >4-fold mean coverage dating to between 1349 and 1710. In addition, we present a novel approach for integrating the chronological information retrieved from phylogenetic analysis with their respective radiocarbon dates, based on a novel methodology offering more precise dating intervals. Together with a fine-grained analysis of documentarily recorded plague outbreaks, this allows us to tentatively associate all available Y. pestis genomes of the Second Pandemic with historically documented plague outbreaks. Through these combined multidisciplinary analytical efforts, our newly sequenced genomes can be attributed to the Black Death in Cambridge (England), the pestis tertia or pestis quarta in the late 14th century (Estonia), previously unknown branches emerging in the 15th century (Estonia, the Netherlands and England), and a widespread pandemic in Eastern Europe around 1500 (western Russia), which all seem to have originated from one or multiple reservoirs located in Central Europe. While the latter continued to harbour a major Y. pestis lineage at least until the 1630s, represented by new genomes of the Thirty Years’ War plague (Switzerland), another lineage consecutively spread into Europe between the 17th and 18th century from the Ottoman Empire, as evidenced by a genome associated with the Great Northern War plague (Estonia). By combining phylogenetic analysis with a systematic historical reconstruction based on textual sources and an innovative phylogenetically informed radiocarbon modelling (PhIRM), we offer a new groundbreaking interdisciplinary approach that solves several fundamental methodological challenges associated with phylogenetic and spatio-temporal reconstruction of historical pandemics.

Abstract Health inequality is not only a major problem today; it left its mark upon past societies too. For much of the past, health inequality has been poorly studied, mostly because bioarchaeologists have concentrated upon single sites rather than a broader social landscape. This article compares 476 adults in multiple locations of medieval Cambridge (UK). Samples include ordinary townspeople (All Saints), people living in a charitable institution (the Hospital of St. John), and members of a religious order (the Augustinian Friary). These groups shared many conditions of life, such as a similar range of diseases, risk of injury, and vertebral disk degeneration. However, people living on charity had more indicators of poor childhood health and diet, lower adult stature, and a younger age at death, reflecting the health effects of poverty. In contrast, the Augustinian friars were members of a prosperous, well‐endowed religious house. Compared with other groups, they were taller (perhaps a result of a richer diet during their adolescent growth period); their adult carbon and nitrogen isotope values are higher, suggesting a diet higher in terrestrial and/or marine animal protein; and they had the highest prevalence of foot problems related to fashionable late medieval footwear. As this illustrates, health inequality will take particular forms depending upon the specificities of a social landscape; except in unusual circumstances where a site and its skeletal samples represent a real cross‐section of society, inequality is best investigated by comparison across sites.

Abstract The Roman period saw the empire expand across Europe and the Mediterranean, including much of what is today the United Kingdom. While there is written evidence of high mobility into and out of Britain for administrators, traders and the military, the impact of imperialism on local population structure is invisible in the textual record. The extent of genetic change that occurred in Britain before the Early Medieval Period and how closely linked by genetic kinship the local populations were, remains underexplored. Here, using genome-wide data from 52 ancient individuals from Cambridgeshire, we show low levels of genetic ancestry differentiation between Romano-British sites and lower levels of runs of homozygosity over 4 centimorgans (cM than in the Bronze Age and Neolithic. We find fourteen cases of genetic relatedness within and one between sites without evidence of patrilineal dominance and one case of temporary mobility within a family unit during the Late Romano-British period. We also show that the modern patterns of genetic ancestry composition in Modern Britain emerged after the Roman period.

The first historically documented pandemic caused by Yersinia pestis started as the Justinianic Plague in 541 within the Roman Empire and continued as the so-called First Pandemic until 750. Although palaeogenomic studies have previously identified the causative agent as Y. pestis, little is known about the bacterium's spread, diversity and genetic history over the course of the pandemic. To elucidate the microevolution of the bacterium during this time period, we screened human remains from 20 sites in Austria, Britain, Germany, France and Spain for Y. pestis DNA and reconstructed six new genomes. We present a novel methodological approach assessing SNPs in ancient bacterial genomes, facilitating qualitative analyses of low coverage genomes from a metagenomic background. Phylogenetic analysis reveals the existence of previously undocumented Y. pestis diversity during the 6th-7th centuries, and provides evidence for the presence of multiple distinct Y. pestis strains in Europe. We offer genetic evidence for the presence of the Justinianic Plague in the British Isles, previously only hypothesized from ambiguous documentary accounts, as well as southern France and Spain, and that southern Germany seems to have been affected by at least two distinct Y. pestis strains. Four of the reported strains form a polytomy similar to others seen across the Y. pestis phylogeny, associated with the Second and Third Pandemics. We identified a deletion of a 45 kb genomic region in the most recent First Pandemic strain affecting two virulence factors, intriguingly overlapping with a deletion found in 17th-18th-century genomes of the Second Pandemic.