The Bronze Age of Eurasia (around 3000–1000 BC) was a period of major cultural changes. However, there is debate about whether these changes resulted from the circulation of ideas or from human migrations, potentially also facilitating the spread of languages and certain phenotypic traits. We investigated this by using new, improved methods to sequence low-coverage genomes from 101 ancient humans from across Eurasia. We show that the Bronze Age was a highly dynamic period involving large-scale population migrations and replacements, responsible for shaping major parts of present-day demographic structure in both Europe and Asia. Our findings are consistent with the hypothesized spread of Indo-European languages during the Early Bronze Age. We also demonstrate that light skin pigmentation in Europeans was already present at high frequency in the Bronze Age, but not lactose tolerance, indicating a more recent onset of positive selection on lactose tolerance than previously thought. An analysis of 101 ancient human genomes from the Bronze Age (3000–1000 bc) reveals large-scale population migrations in Eurasia consistent with the spread of Indo-European languages; individuals frequently had light skin pigmentation but were not lactose tolerant. Was the Bronze Age of a period of major cultural changes because of circulation of ideas or because of large-scale migrations? The authors sequence and analyse low-coverage genomes from 101 ancient humans from across Eurasia to reveal large-scale population migrations and replacements during this time. Analyses indicate that light skin pigmentation was already frequent among Europeans in the Bronze Age but not lactose tolerance, indicating a more recent onset of positive selection on the latter trait than previously believed. The reported findings are also consistent with the spread of Indo-European languages during the Early Bronze Age reported on page 207 of this issue.

The bacteria Yersinia pestis is the etiological agent of plague and has caused human pandemics with millions of deaths in historic times. How and when it originated remains contentious. Here, we report the oldest direct evidence of Yersinia pestis identified by ancient DNA in human teeth from Asia and Europe dating from 2,800 to 5,000 years ago. By sequencing the genomes, we find that these ancient plague strains are basal to all known Yersinia pestis. We find the origins of the Yersinia pestis lineage to be at least two times older than previous estimates. We also identify a temporal sequence of genetic changes that lead to increased virulence and the emergence of the bubonic plague. Our results show that plague infection was endemic in the human populations of Eurasia at least 3,000 years before any historical recordings of pandemics.

Abstract Transition from the Stone to the Bronze Age in Central and Western Europe was a period of major population movements originating from the Ponto-Caspian Steppe. Here, we report new genome-wide sequence data from 28 individuals from the territory north of this source area – from the under-studied Western part of present-day Russia, including Stone Age hunter-gatherers (10,800–4,250 cal BC) and Bronze Age farmers from the Corded Ware complex called Fatyanovo Culture (2,900–2,050 cal BC). We show that Eastern hunter-gatherer ancestry was present in Northwestern Russia already from around 10,000 BC. Furthermore, we see a clear change in ancestry with the arrival of farming – the Fatyanovo Culture individuals were genetically similar to other Corded Ware cultures, carrying a mixture of Steppe and European early farmer ancestry and thus likely originating from a fast migration towards the northeast from somewhere in the vicinity of modern-day Ukraine, which is the closest area where these ancestries coexisted from around 3,000 BC.

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.

Farming-based economies appear relatively late in Northeast Europe and the extent to which they involve genetic ancestry change is still poorly understood. Here we present the analyses of low coverage whole genome sequence data from five hunter-gatherers and five farmers of Estonia dated to 4,500 to 6,300 years before present. We find evidence of significant differences between the two groups in the composition of autosomal as well as mtDNA, X and Y chromosome ancestries. We find that Estonian hunter-gatherers of Comb Ceramic Culture are closest to Eastern hunter-gatherers. The Estonian first farmers of Corded Ware Culture show high similarity in their autosomes with Steppe Belt Late Neolithic/Bronze Age individuals, Caucasus hunter-gatherers and Iranian farmers while their X chromosomes are most closely related with the European Early Farmers of Anatolian descent. These findings suggest that the shift to intensive cultivation and animal husbandry in Estonia was triggered by the arrival of new people with predominantly Steppe ancestry, but whose ancestors had undergone sex-specific admixture with early farmers with Anatolian ancestry.