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.

Abstract Ancient DNA has unlocked new genetic histories and shed light on archaeological and historical questions, but many known and unknown historical events have remained below detection thresholds because subtle ancestry changes are challenging to reconstruct. Methods based on sharing of haplotypes 1,2 and rare variants 3,4 can improve power, but are not explicitly temporal and have not been adopted in unbiased ancestry models. Here, we develop Twigstats , a new approach of time-stratified ancestry analysis that can improve statistical power by an order of magnitude by focusing on coalescences in recent times, while remaining unbiased by population-specific drift. We apply this framework to 1,151 available ancient genomes, focussing on northern and central Europe in the historical period, and show that it allows modelling of individual-level ancestry using preceding genomes and provides previously unavailable resolution to detect broader ancestry transformations. In the first half of the first millennium ∼1-500 CE (Common Era), we observe an expansion of Scandinavian-related ancestry across western, central, and southern Europe. However, in the second half of the millennium ∼500-1000 CE, ancestry patterns suggest the regional disappearance or substantial admixture of these ancestries in multiple regions. Within Scandinavia itself, we document a major ancestry influx by ∼800 CE, when a large proportion of Viking Age individuals carried ancestry from groups related to continental Europe. This primarily affected southern Scandinavia, and was differentially represented in the western and eastern directions of the wider Viking world. We infer detailed ancestry portraits integrated with historical, archaeological, and stable isotope evidence, documenting mobility at an individual level. Overall, our results are consistent with substantial mobility in Europe in the early historical period, and suggest that time-stratified ancestry analysis can provide a new lens for genetic history.

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.

Several disease-causing bacteria have transitioned from tick-borne to louse-borne transmission, a process associated with increased virulence and genome reduction. However, the historical time frame and speed of such evolutionary transitions have not been documented with ancient genomes. Here, we discover four ancient cases of Borrelia recurrentis, the causative agent of louse-borne relapsing fever, in Britain between ~600 and 2,300 years ago, and sequence whole genomes up to 29-fold coverage. We estimate a recent divergence from the closest tick-borne ancestor, likely within the last ~8,000 years. We reconstruct a chronology of gene losses and acquisitions using the pan-genome of related species, and show that almost all of the reductive evolution observed in B. recurrentis had occurred by ~2,000 years ago, and was thus a rapid process after divergence. Our observations provide a new understanding of the origins of B. recurrentis and document complex reductive evolution in a specialist vector-borne pathogen.

The wide diversity of Neolithic funerary practices is increasingly recognised. In Southeast Italy, recent studies have drawn attention to the co-existence of multiple ways of treating the dead within single sites and across the region. In this study, we address how such diverse deathways form a regional framework of ritual practice through histotaphonomic analysis of bone bioerosion. Samples were obtained from articulated, semi-articulated and disarticulated remains from four sites in Apulia which each presented different modes of treatment and disposal of the dead. Bone thin sections were analysed by light microscopy to characterise microstructural preservation through features including bacterial bioerosion, staining, inclusions, and Wedl tunnelling. We investigate the early post-mortem histories of individuals whose remains ended up in various states of dis/articulation and diverse depositional contexts. Disarticulated remains frequently displayed arrested or extensive bacterial bioerosion, which was also found in articulated and semi-articulated skeletons. Additionally, remains deposited in similar contexts, as well as articulated and disarticulated remains deposited together in the same context, often showed different histotaphonomic characteristics, suggesting diverse early post-mortem trajectories. As a result, we argue that Neolithic deathways in southeastern Italy incorporated a high level of diversity in the early post-mortem treatment of the body. A framework for funerary practices emerges, whereby disarticulated remains probably originated from bodies which had been buried previously and subjected to varying extents of shelter, exposure to invertebrates, and duration of burial. However, we acknowledge the ongoing research into the origins of bacterial bioerosion and the problem of equifinality, which leaves open the possibility for further scenarios of early post-mortem treatment.

Abstract Many known and unknown historical events have remained below detection thresholds of genetic studies because subtle ancestry changes are challenging to reconstruct. Methods based on shared haplotypes 1,2 and rare variants 3,4 improve power but are not explicitly temporal and have not been possible to adopt in unbiased ancestry models. Here we develop Twigstats, an approach of time-stratified ancestry analysis that can improve statistical power by an order of magnitude by focusing on coalescences in recent times, while remaining unbiased by population-specific drift. We apply this framework to 1,556 available ancient whole genomes from Europe in the historical period. We are able to model individual-level ancestry using preceding genomes to provide high resolution. During the first half of the first millennium ce , we observe at least two different streams of Scandinavian-related ancestry expanding across western, central and eastern Europe. By contrast, during the second half of the first millennium ce , ancestry patterns suggest the regional disappearance or substantial admixture of these ancestries. In Scandinavia, we document a major ancestry influx by approximately 800 ce , when a large proportion of Viking Age individuals carried ancestry from groups related to central Europe not seen in individuals from the early Iron Age. Our findings suggest that time-stratified ancestry analysis can provide a higher-resolution lens for genetic history.