In the period between 5,300 and 4,900 calibrated years before present (cal. BP), populations across large parts of Europe underwent a period of demographic decline

Summary Infectious diseases have had devastating impacts on human populations throughout history. Still, the origins and past dynamics of human pathogens remain poorly understood 1 . To create the first spatiotemporal map of diverse ancient human microorganisms and parasites, we screened shotgun sequencing data from 1,313 ancient human remains covering 35,000 years of Eurasian history for ancient DNA deriving from bacteria, viruses, and parasites. We demonstrate the widespread presence of ancient microbial DNA in human remains, identifying over 2,400 individual species hits in 896 samples. We report a wide range of pathogens detected for the first time in ancient human remains, including the food-borne pathogens Yersinia enterocolitica and Shigella spp., the animal-borne Leptospira interrogans , and the malaria-causing parasite Plasmodium vivax . Our findings extend the spatiotemporal range of previously described ancient pathogens such as Yersinia pestis , the causative agent of plague, Hepatitis B virus , and Borrelia recurrentis , the cause of louse-borne relapsing fever (LBRF). For LRBF we increase the known distribution from a single medieval genome to 31 cases across Eurasia covering 5,000 years. Grouping the ancient microbial species according to their type of transmission (zoonotic, anthroponotic, sapronotic, opportunistic, and other), we find that most categories are identified throughout the entire sample period, while zoonotic pathogens, which are transmitted from living animals to humans or which have made a host jump into humans from animals in the timeframe of this study, are only detected from ∼6,500 years ago. The incidence of zoonotic pathogens increased in our samples some 1,000 years later before reaching the highest detection rates ∼5,000 years ago, and was associated with a human genetic ancestry component characteristic of pastoralist populations from the Eurasian Steppe. Our results provide the first direct evidence for an epidemiological transition to an increased burden of zoonotic infectious diseases following the domestication of animals 2 . However, they also reveal that the spread of these pathogens first becomes frequent thousands of years after increased animal-human contact, likely coinciding with the pastoralist migrations from the Eurasian Steppe 3,4 . This study provides the first spatiotemporal map of past human pathogens using genomic paleoepidemiology, and the first direct evidence for an epidemiological transition of increased zoonotic infectious disease burden after the onset of agriculture, through historical times.

Summary Germanic-speaking populations historically form an integral component of the North and Northwest European cultural configuration. According to linguistic consensus, the common ancestor of the Germanic languages, which include German, English, Frisian, Dutch as well as the Nordic languages, was spoken in Northern Europe during the Pre-Roman Iron Age. However, important questions remain concerning the earlier Bronze Age distribution of this Indo-European language branch in Scandinavia as well as the driving factors behind its Late Iron Age diversification and expansion across the European continent. A key difficulty in addressing these questions are the existence of striking differences in the interpretation of the archaeological record, leading to various hypotheses of correlations with linguistic dispersals and changes in material culture. Moreover, these interpretations have been difficult to assess using genomics due to limited ancient genomes and the difficulty in differentiating closely related populations. Here we integrate multidisciplinary evidence from population genomics, historical sources, archaeology and linguistics to offer a fully revised model for the origins and spread of Germanic languages and for the formation of the genomic ancestry of Germanic-speaking northern European populations, while acknowledging that coordinating archaeology, linguistics and genetics is complex and potentially controversial. We sequenced 710 ancient human genomes from western Eurasia and analysed them together with 3,940 published genomes suitable for imputing diploid genotypes. We find evidence of a previously unknown, large-scale Bronze Age migration within Scandinavia, originating in the east and becoming widespread to the west and south, thus providing a new potential driving factor for the expansion of the Germanic speech community. This East Scandinavian genetic cluster is first seen 800 years after the arrival of the Corded Ware Culture, the first Steppe-related population to emerge in Northern Europe, opening a new scenario implying a Late rather than an Middle Neolithic arrival of the Germanic language group in Scandinavia. Moreover, the non-local Hunter-Gatherer ancestry of this East Scandinavian cluster is indicative of a cross-Baltic maritime rather than a southern Scandinavian land-based entry. Later in the Iron Age around 1700 BP, we find a southward push of admixed Eastern and Southern Scandinavians into areas including Germany and the Netherlands, previously associated with Celtic speakers, mixing with local populations from the Eastern North Sea coast. During the Migration Period (1575-1200 BP), we find evidence of this structured, admixed Southern Scandinavian population representing the Western Germanic Anglo-Saxon migrations into Britain and Langobards into southern Europe. During the Migration Period, we detect a previously unknown northward migration back into Southern Scandinavia, partly replacing earlier inhabitants and forming the North Germanic-speaking Viking-Age populations of Denmark and southern Sweden, corresponding with historically attested Danes. However, the origin and character of these major changes in Scandinavia before the Viking Age remain contested. In contrast to these Western and Northern Germanic-speaking populations, we find the Wielbark population from Poland to be primarily of Eastern Scandinavian ancestry, supporting a Swedish origin for East Germanic groups. In contrast, the later cultural descendants, the Ostrogoths and Visigoths are predominantly of Southern European ancestry implying the adoption of Gothic culture. Together, these results highlight the use of archaeology, linguistics and genetics as distinct but complementary lines of evidence.

Abstract The success and failure of past cultures across the Arctic was tightly coupled to the ability of past people to exploit the full range of resources available to them, and to adapt to fluctuations in resource availability. There is substantial evidence for the hunting of birds, caribou and a wide range of marine mammals in pre-historic Greenland from bone remains preserved in ancient middens. However, the extent to which these communities relied on marine resources such as fish and large cetaceans is understudied because of the taphonomic processes and bias that affect how these taxa present themselves in the archaeological record. To address this, we analyse DNA from bulk bone samples from 12 archaeological sites across Greenland dating from Paleo-Inuit to Neo-Inuit periods. Using a combination of metabarcoding and shotgun metagenomics we identify an assemblage of 43 species consisting of birds, fish, and both marine and terrestrial mammals. We find genetic evidence of five different whale species, of which the bowhead whale ( Balaena mysticetus ) was the most commonly detected. Furthermore, we detect nine fish species, of which four have not previously been identified in any of the studied sites. Lastly, we identify a novel haplotype in caribou ( Rangifer tarandus ) at the 3,000-year-old site Itinnera, suggesting the presence of a distinct lineage of (now extinct) dwarfed caribou that colonised Greenland after the last ice age 9,000 years ago. Collectively, these findings provide a rare insight into whaling and fishing practices in Greenland and demonstrate that prehistoric Greenlandic communities had the social and technological capacity to target the largest whales available in the waters around them.