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.

Ancient DNA makes it possible to observe natural selection directly by analysing samples from populations before, during and after adaptation events. Here we report a genome-wide scan for selection using ancient DNA, capitalizing on the largest ancient DNA data set yet assembled: 230 West Eurasians who lived between 6500 and 300 bc, including 163 with newly reported data. The new samples include, to our knowledge, the first genome-wide ancient DNA from Anatolian Neolithic farmers, whose genetic material we obtained by extracting from petrous bones, and who we show were members of the population that was the source of Europe's first farmers. We also report a transect of the steppe region in Samara between 5600 and 300 bc, which allows us to identify admixture into the steppe from at least two external sources. We detect selection at loci associated with diet, pigmentation and immunity, and two independent episodes of selection on height.

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.

Duplications and deletions in the human genome Duplications and deletions can lead to variation in copy number for genes and genomic loci among humans. Such variants can reveal evolutionary patterns and have implications for human health. Sudmant et al. examined copy-number variation across 236 individual genomes from 125 human populations. Deletions were under more selection, whereas duplications showed more population-specific structure. Interestingly, Oceanic populations retain large duplications postulated to have originated in an ancient Denisovan lineage. Science , this issue 10.1126/science.aab3761

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.

The arrival of farming in Europe around 8,500 years ago necessitated adaptation to new environments, pathogens, diets, and social organizations. While indirect evidence of adaptation can be detected in patterns of genetic variation in present-day people, ancient DNA makes it possible to witness selection directly by analyzing samples from populations before, during and after adaptation events. Here we report the first genome-wide scan for selection using ancient DNA, capitalizing on the largest genome-wide dataset yet assembled: 230 West Eurasians dating to between 6500 and 1000 BCE, including 163 with newly reported data. The new samples include the first genome-wide data from the Anatolian Neolithic culture, who we show were members of the population that was the source of Europe's first farmers, and whose genetic material we extracted by focusing on the DNA-rich petrous bone. We identify genome-wide significant signatures of selection at loci associated with diet, pigmentation and immunity, and two independent episodes of selection on height.

The North Eurasian forest and forest-steppe zones have sustained millennia of sociocultural connections among northern peoples. We present genome-wide ancient DNA data for 181 individuals from this region spanning the Mesolithic, Neolithic and Bronze Age. We find that Early to Mid-Holocene hunter-gatherer populations from across the southern forest and forest-steppes of Northern Eurasia can be characterized by a continuous gradient of ancestry that remained stable for millennia, ranging from fully West Eurasian in the Baltic region to fully East Asian in the Transbaikal region. In contrast, cotemporaneous groups in far Northeast Siberia were genetically distinct, retaining high levels of continuity from a population that was the primary source of ancestry for Native Americans. By the mid-Holocene, admixture between this early Northeastern Siberian population and groups from Inland East Asia and the Amur River Basin produced two distinctive populations in eastern Siberia that played an important role in the genetic formation of later people. Ancestry from the first population, Cis-Baikal Late Neolithic-Bronze Age (Cisbaikal_LNBA), is found substantially only among Yeniseian-speaking groups and those known to have admixed with them. Ancestry from the second, Yakutian Late Neolithic-Bronze Age (Yakutia_LNBA), is strongly associated with present-day Uralic speakers. We show how Yakutia_LNBA ancestry spread from an east Siberian origin ~4.5kya, along with subclades of Y-chromosome haplogroup N occurring at high frequencies among present-day Uralic speakers, into Western and Central Siberia in communities associated with Seima-Turbino metallurgy: a suite of advanced bronze casting techniques that spread explosively across an enormous region of Northern Eurasia ~4.0kya. However, the ancestry of the 16 Seima-Turbino-period individuals--the first reported from sites with this metallurgy--was otherwise extraordinarily diverse, with partial descent from Indo-Iranian-speaking pastoralists and multiple hunter-gatherer populations from widely separated regions of Eurasia. Our results provide support for theories suggesting that early Uralic speakers at the beginning of their westward dispersal where involved in the expansion of Seima-Turbino metallurgical traditions, and suggests that both cultural transmission and migration were important in the spread of Seima-Turbino material culture.

The Central Siberian Plateau was last geographic area in Eurasia to become habitable by modern humans after the Last Glacial Maximum (LGM). Through comprehensive mitochondrial DNA genomes retained in indigenous Siberian populations, the Ket, Tofalar, and Todzhi - we explored genetic links between the Yenisei-Sayan region and Northeast Eurasia over the last 10,000 years. Accordingly, we generated 218 new complete mtDNA sequences and placed them into compound phylogenies along with 7 newly obtained and 70 published ancient mt genomes. Our findings reflect the origins and expansion history of mtDNA lineages that evolved in South-Central Siberia, as well as multiple phases of connections between this region and distant parts of Eurasia. Our result illustrates the importance of jointly sampling modern and prehistoric specimens to fully measure the past genetic diversity and to reconstruct the process of peopling of the high latitudes of the Siberian subcontinent.

Leber's hereditary optic neuropathy (LHON) is a form of disorder caused by pathogenic mutations in a mitochondrial DNA. LHON is maternally inherited disease, which manifests mainly in young adults, affecting predominantly males. Clinically LHON has a manifestation as painless central vision loss, resulting in early onset of disability. Epidemiology of LHON has not been fully investigated yet. In this study, we report 44 genetically unrelated families with LHON manifestation. We performed whole mtDNA genome sequencing and provided genealogical and molecular genetic data on mutations and haplogroup background of LHON patients in the Western Siberia population. Known "primary" pathogenic mtDNA mutations (MITOMAP) were found in 32 families: m.11778G>A represents 53,10% (17/32), m.3460G>A - 21,90% (7/32), m.14484T>C - 18,75% (6/32), and rare m.10663T>C and m.3635G>A represent 6,25% (2/32). We describe potentially pathogenic m.4659G>A in one subject without known pathogenic mutations, and potentially pathogenic m.9444C>T, m.6261G>A, m.9921G>A, m.8551T>C, m.8412T>C, m.15077G>A in families with known pathogenic mutations confirmed. We suppose these mutations could contribute to the pathogenesis of optic neuropathy development. Our results indicate that haplogroup affiliation and mutational spectrum of the Western Siberian LHON cohort substantially deviate from those of European populations.