Cultivating Farmers Were the ancestors of modern Europeans the local hunter-gatherers who assimilated farming practices from neighboring cultures, or were they farmers who migrated from the Near East in the early Neolithic? By analyzing ancient hunter-gatherer skeletal DNA from 2300 to 13,400 B.C.E. Bramanti et al. (p. 137 , published online 3 September) investigated the genetic relationship of European Ice Age hunter-gatherers, the first farmers of Europe, and modern Europeans. The results reject the hypothesis of direct continuity between hunter-gatherers and early farmers and between hunter-gatherers and modern Europeans. Major parts of central and northern Europe were colonized by incoming farmers 7500 years ago, who were not descended from the resident hunter-gatherers. Thus, migration rather than cultural diffusion was the driver of farming communities in Europe.

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 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.

The Turkic peoples represent a diverse collection of ethnic groups defined by the Turkic languages. These groups have dispersed across a vast area, including Siberia, Northwest China, Central Asia, East Europe, the Caucasus, Anatolia, the Middle East, and Afghanistan. The origin and early dispersal history of the Turkic peoples is disputed, with candidates for their ancient homeland ranging from the Transcaspian steppe to Manchuria in Northeast Asia. Previous genetic studies have not identified a clear-cut unifying genetic signal for the Turkic peoples, which lends support for language replacement rather than demic diffusion as the model for the Turkic language's expansion. We addressed the genetic origin of 373 individuals from 22 Turkic-speaking populations, representing their current geographic range, by analyzing genome-wide high-density genotype data. Most of the Turkic peoples studied, except those in Central Asia, genetically resembled their geographic neighbors, in agreement with the elite dominance model of language expansion. However, western Turkic peoples sampled across West Eurasia shared an excess of long chromosomal tracts that are identical by descent (IBD) with populations from present-day South Siberia and Mongolia (SSM), an area where historians center a series of early Turkic and non-Turkic steppe polities. The observed excess of long chromosomal tracts IBD (>1cM) between populations from SSM and Turkic peoples across West Eurasia was statistically significant. Finally, we used the ALDER method and inferred admixture dates (~9th-17th centuries) that overlap with the Turkic migrations of the 5th-16th centuries. Thus, our results indicate historical admixture among Turkic peoples, and the recent shared ancestry with modern populations in SSM supports one of the hypothesized homelands for their nomadic Turkic and related Mongolic ancestors.

Abstract Background The Italic Iron Age was characterized by the presence of various ethnic groups partially examined from a genomic perspective. To explore the evolution of Iron Age Italic populations and the genetic impact of Romanization, we focused on the Picenes, one of the most fascinating pre-Roman civilizations, who flourished on the Middle Adriatic side of Central Italy between the 9 th and the 3 rd century BCE, until the Roman colonization. Results We analyzed more than 50 samples, spanning more than 1,000 years of history from the Iron Age to Late Antiquity. Despite cultural diversity, our analysis reveals no major differences between the Picenes and other coeval populations, suggesting a shared genetic history of the Central Italian Iron Age ethnic groups. Nevertheless, a slight genetic differentiation between populations along the Adriatic and Tyrrhenian coasts can be observed, possibly due to genetic contacts between populations residing on the Italian and Balkan shores of the Adriatic Sea. Additionally, we found several individuals with ancestries deviating from their general population. Lastly, In the Late Antiquity period, the genetic landscape of the Middle Adriatic region drastically changed, indicating a relevant influx from the Near East. Conclusions Our findings, consistently with archeological hypotheses, suggest genetic interactions across the Adriatic Sea during the Bronze/Iron Age and a high level of individual mobility typical of cosmopolitan societies. Finally, we highlighted the role of the Roman Empire in shaping genetic and phenotypic changes that greatly impacted the Italian peninsula.

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.

The human genetic diversity of the Americas has been shaped by several events of gene flow that have continued since the Colonial Era and the Atlantic slave trade. Moreover, multiple waves of migration followed by local admixture occurred in the last two centuries, the impact of which has been largely unexplored.Here we compiled a genome-wide dataset of ∼12,000 individuals from twelve American countries and ∼6,000 individuals from worldwide populations and applied haplotype-based methods to investigate how historical movements from outside the New World affected i) the genetic structure, ii) the admixture profile, iii) the demographic history and iv) sex-biased gene-flow dynamics, of the Americas.We revealed a high degree of complexity underlying the genetic contribution of European and African populations in North and South America, from both geographic and temporal perspectives, identifying previously unreported sources related to Italy, the Middle East and to specific regions of Africa.

Abstract Background The Sahelian Fulani are the largest nomadic pastoral ethnic group. Their origins are still largely unknown and their Eurasian genetic component is usually explained by recent admixture events with northern African groups. However, it has also been proposed that Fulani may be the descendants of ancient groups settled in the Sahara during its last Green phase (12000-5000 BP), as also suggested by Y chromosome results. Results We produced 23 high-coverage (30 ×) whole genomes from Fulani individuals from 8 Sahelian countries, plus 17 samples from other African groups and 3 Europeans as controls, for a total of 43 new whole genome sequences. These data have been compared with 814 published modern whole genomes and analyzed together with relevant published ancient individuals (for a total of > 1800 samples). These analyses showed that the non-sub-Saharan genetic ancestry component of Fulani cannot be only explained by recent admixture events, but it could be shaped at least in part by older events by events more ancient than previously reported, possibly tracing its origin to the last Green Sahara. Conclusions According to our results, Fulani may be the descendants of Saharan cattle herders settled in that area during the last Green Sahara. The exact ancestry composition of such ghost Saharan population(s) cannot be completely unveiled from modern genomes only, but the joint analysis with the available African ancient samples suggested a similarity between ancient Saharans and Late Neolithic Moroccans.

Abstract American populations are one of the most interesting examples of recently admixed groups, where ancestral components from three major continental human groups (Africans, Eurasians and Native Americans) have admixed within the last 15 generations. Recently, several genetic surveys focusing on thousands of individuals shed light on the geography, chronology and relevance of these events. However, despite the fact that gene-flow could drive adaptive evolution, it is not clear whether and how natural selection acted on the resulting genetic variation in the Americas. In this study, we analysed the patterns of local ancestry of genomic fragments in genome-wide data for ∼6,000 admixed individuals from ten American countries. In doing so, we identified regions characterized by a Divergent Ancestry Profile (DAP), in which a significant over or under ancestral representation is evident. Our results highlighted a series of genomic regions with Divergent Ancestry Profiles (DAP) associated with immune system response and relevant medical traits, with the longest DAP region encompassing the Human Leukocyte Antigen locus. Furthermore, we found that DAP regions are enriched in genes linked to cancer-related traits and autoimmune diseases. Then, analyzing the biological impact of these regions, we showed that natural selection could have acted preferentially towards variants located in coding and non-coding transcripts, and characterized by a high deleteriousness score. Taken together, our analyses suggest that shared patterns of post admixture adaptation occurred at continental scale in the Americas, affecting more often functional and impactful genomic variants.