Abstract Ancient DNA research in the past decade has revealed that European population structure changed dramatically in the prehistoric period (14,000-3,000 years before present, YBP), reflecting the widespread introduction of Neolithic farmer and Bronze Age Steppe ancestries. However, little is known about how population structure changed from the historical period onward (3,000 YBP - present). To address this, we collected whole genomes from 204 individuals from Europe and the Mediterranean, many of which are the first historical period genomes from their region (e.g. Armenia and France). We found that most regions show remarkable inter-individual heterogeneity. At least 7% of historical individuals carry ancestry uncommon in the region where they were sampled, some indicating cross-Mediterranean contacts. Despite this high level of mobility, overall population structure across western Eurasia is relatively stable through the historical period up to the present, mirroring geography. We show that, under standard population genetics models with local panmixia, the observed level of dispersal would lead to a collapse of population structure. Persistent population structure thus suggests a lower effective migration rate than indicated by the observed dispersal. We hypothesize that this phenomenon can be explained by extensive transient dispersal arising from drastically improved transportation networks and the Roman Empire’s mobilization of people for trade, labor, and military. This work highlights the utility of ancient DNA in elucidating finer scale human population dynamics in recent history.

Abstract The Iron Age was a dynamic period in central Mediterranean history, with the expansion of Greek and Phoenician colonies and the growth of Carthage into the dominant maritime power of the Mediterranean. These events were facilitated by the ease of long-distance travel following major advances in seafaring. We know from the archaeological record that trade goods and materials were moving across great distances in unprecedented quantities, but it is unclear how these patterns correlate with human mobility. To investigate population mobility and interactions directly, we sequenced the genomes of 30 ancient individuals from coastal cities around the central Mediterranean, in Tunisia, Sardinia, and central Italy. We observe a meaningful contribution of autochthonous populations, as well as highly heterogeneous ancestry including many individuals with non-local ancestries from other parts of the Mediterranean region. These results highlight both the role of local populations and the extreme interconnectedness of populations in the Iron Age Mediterranean. By studying these trans-Mediterranean neighbors together, we explore the complex interplay between local continuity and mobility that shaped the Iron Age societies of the central Mediterranean.

Antler is one of the primary animal raw materials exploited for technical purposes by the hunter-gatherer groups of the Eurasian Upper Palaeolithic (UP) all over the ecological range of deers, and beyond. It was exhaustively employed to produce one of the most critical tools for the survival of the UP societies: hunting weapons. However, antler implements can be made from diverse deer taxa, with different ecological requirements and ethological behaviours. Identifying the antler's origin at a taxonomic level is thus essential in improving our knowledge of humans' functional, practical and symbolic choices, as well as the human-animal interface during Prehistoric times. Nevertheless, palaeogenetics analyses have focused mainly on bone and teeth, with genetic studies of antler generally focused on modern deer conservation. Here we present the results of the first whole mitochondrial genome ancient DNA (aDNA) analysis by means of in-solution hybridisation capture of antlers from pre-Holocene archaeological contexts. We analysed a set of 50 Palaeolithic and Neolithic (c. 34-8ka) antler and osseous objects from South-Western Europe, Central Europe, South-Western Asia and the Caucasus. We successfully obtained aDNA, allowing us to identify the exploited taxa and demonstrate the archaeological relevance of those finds. Moreover, as most of the antlers were sampled using a minimally-invasive method, further analyses (morphometric, technical, genetic, radiometric and more) remain possible on these objects.

Summary Malaria has historically been one of the leading infection-related causes of death in human populations. To this day, it continues to pose a significant public health threat in African countries, particularly among children. Humans are affected by five Plasmodium species, with Plasmodium falciparum being the most lethal. The study of pathogenic DNA from ancient human remains has been vital in understanding the origin, evolution, and virulence of human-infecting pathogens. However, there have been no complete pre-20th century mitochondrial DNA (mtDNA) or genomic sequences of Plasmodium falciparum reported to date. This gap in knowledge makes it difficult to understand the genetic dynamics of this pathogen in the past. The difficulty in identifying ancient malaria cases through bioarchaeology and the infrequent presence of Plasmodium DNA in ancient bones contribute to these limitations. Here, we present the first complete mtDNA genome of P. falciparum recovered from an archaeological skeleton (a 2 nd century CE Roman individual from Italy). The study of the 43-fold mtDNA genome supports the hypothesis of an Indian origin for P. falciparum in Europe and provides evidence for the genetic continuity of this lineage over the past 2,000 years. Additionally, our research highlights that extensive sampling may be necessary for malaria screening to gain insights into the evolution of this vector-borne disease from archaeological samples.

Abstract Late Antiquity Dalmatia was a time and place of political unrest in the Roman Empire that influenced the lives of those in that region. The Late Antique burial site of Hvar – Radošević, spanning the 3rd to 5th centuries CE, is located on the Croatian Dalmatian island of Hvar. Given the time frame and location on a busy marine trade route, the study of this burial site offers us a glimpse into the lives of the Late Antique population living on this island. It comprises 33 individuals, with 17 buried within a confined grave tomb and the remaining individuals buried in separate locations in the tomb's proximity. The study aims to provide a new perspective on the lives of people on the island during those times by studying ancestry, population structure, possible differences within the buried population, dietary habits, and general health. The genetic analysis of the ancestral origins of the individuals buried at Hvar – Radošević revealed a diverse population reflective of the era's genetic variability. The identification of genetic outliers suggests a range of ancestries from distinct regions of the Roman Empire, possibly linked to trade routes associated with the Late Antique port in ancient Hvar. Stable isotope ratio analysis (δ 13 C and δ 15 N) indicated a diet mainly consisting of C 3 plants, with minimal consumption of marine foods. High childhood mortality rates, physiological stress markers, and dental diseases suggest a low quality of life in the population. Assessment of kinship and dietary patterns revealed no discernible distinctions between individuals buried within the tomb and those buried outside, indicative of an absence of differential burial practices based on social status and familial ties among this specific buried population.

In the last few decades, the field of ancient DNA has taken a new direction towards using sedimentary ancient DNA (sedaDNA) for studying human and mammalian population dynamics as well as past ecosystems. However, the screening of numerous sediment samples from archaeological sites remains a time-consuming and costly endeavor, particularly when targeting hominin DNA. Here, we present a novel high-throughput method that facilitates the fast and efficient analysis of sediment samples by applying a pooled testing approach. This method combines multiple extracts, enabling early parallelization of laboratory procedures and effective aDNA screening. Pooled samples with detectable aDNA signals undergo detailed analysis, while empty pools are discarded. We have successfully applied our method to multiple sediment samples from Middle and Upper Paleolithic sites in Europe, Asia, and Africa. Notably, our results reveal that an aDNA signal remains discernible even when pooled with four negative samples. We also demonstrate that the DNA yield of double-stranded libraries increases significantly when reducing the extract input, potentially mitigating the effects of inhibition. By embracing this innovative approach, researchers can analyze large numbers of sediment samples for aDNA preservation, achieving significant cost reductions of up to 70% and reducing hands-on laboratory time to one-fifth.

Abstract Late Antiquity Dalmatia was a time and place of political unrest in the Roman Empire that influenced the lives of the people living in that region. The Late Antique burial site of Hvar – Radošević, spanning the 3 rd to 5 th centuries, is located on the Croatian Dalmatian island of Hvar. Given the time frame and its location on a busy marine trade route, study of this burial site offers us a glimpse into the lives of the Late Antique population living on this island. It comprises 33 individuals, with 17 buried within a confined grave tomb, and the remaining individuals buried in separate locations in the tomb’s proximity. Our objective was to provide new perspectives on the lives of people on the island during those times by studying ancestry, population structure, possible differences within the buried population, dietary habits, and general health. Analysis of the ancestral origins of the individuals buried at Hvar – Radošević revealed a diverse population reflective of the era’s genetic variability. The identification of genetic outliers suggests affiliations with distinct regions of the Roman Empire, possibly linked to trade routes associated with the Late Antique port in ancient Hvar. Stable isotope ratio analysis (δ¹³C and δ¹⁵N) indicated a diet mainly consisting of C 3 plants, with minimal consumption of marine foods. High childhood mortality rates, physiological stress markers, and dental diseases suggest a low quality of life in the population. Assessment of kinship and dietary patterns revealed no discernible distinctions between individuals buried within the tomb and those buried outside, indicative of an absence of differential burial practices based on social status and familial ties.

Abstract Internal and external bony tissues from diverse mammalian taxa are one of the primary animal raw materials exploited for technical and symbolic purposes by Eurasian Upper Palaeolithic hunter-gatherers. Identifying the source species used for osseous raw material is critical to gain insights into these populations’ behaviour, technology, and subsistence. The study of osseous tools has advanced in the last few years by combining archaeological and biomolecular methods. Ancient genomics opens many new analytical opportunities. Ancient DNA (aDNA) can provide a wealth of information about the animal sources of these objects. Unfortunately, aDNA analyses often involve destructive sampling. Here, we develop and apply a minimally-invasive aDNA sampling method for an assemblage of 42 prehistoric hunting weapons and tools from various Eurasian archaeological sites. We evaluated the impact of our approach on the specimens visually, microscopically and through Micro-CT scans. The surface impacts are marginal, ranging from 0.3-0.4 mm. Using a custom-made DNA capture kit for 54 mammalian species, we obtained sufficient aDNA to identify the taxa of 33% of the objects. For one of the tools, we recovered enough endogenous aDNA to infer the genetic affinities of the individual. Our results also demonstrate that ancient antler, one of the primary raw materials used during a large part of prehistory, is a reliable source of aDNA. Our minimally-invasive aDNA sampling method is therefore effective while preserving osseous objects for potential further analyses: morphometric, technical, genetic, radiometric and more.

In recent years, the field of ancient DNA (aDNA) has taken a new direction toward studying human population dynamics through sedimentary DNA (sedaDNA), enabling the study of past ecosystems. However, the screening of numerous sediment samples from archaeological sites remains a time-consuming and costly endeavor, particularly when targeting hominin DNA. Here, we present a novel high-throughput method that facilitates the fast and efficient analysis of sediment samples by applying a pooled testing method. Our approach involves combining multiple extracts, allowing users to parallelize laboratory procedures early in the sample preparation pipeline while effectively screening for the presence of aDNA. Pooled samples that exhibit aDNA signals can then undergo detailed analysis, while empty pools are discarded. We have successfully applied our extract pooling method to various sediment samples from Middle and Upper Paleolithic sites in Europe, Asia, and Africa. Notably, our results reveal that an aDNA signal remains discernible even when pooled with four negative samples. We also demonstrate that the DNA yield of double-stranded libraries increases significantly when reducing the extract input, potentially mitigating the effects of inhibition. By embracing this innovative approach, researchers can analyze large numbers of sediment samples for aDNA preservation, achieving significant cost reductions of up to 70% and reducing hands-on laboratory time to one-fifth.