Neandertals, the closest evolutionary relatives of present-day humans, lived in large parts of Europe and western Asia before disappearing 30,000 years ago. We present a draft sequence of the Neandertal genome composed of more than 4 billion nucleotides from three individuals. Comparisons of the Neandertal genome to the genomes of five present-day humans from different parts of the world identify a number of genomic regions that may have been affected by positive selection in ancestral modern humans, including genes involved in metabolism and in cognitive and skeletal development. We show that Neandertals shared more genetic variants with present-day humans in Eurasia than with present-day humans in sub-Saharan Africa, suggesting that gene flow from Neandertals into the ancestors of non-Africans occurred before the divergence of Eurasian groups from each other.

This study describes comprehensive polling of transcription start and termination sites and analysis of previously unidentified full-length complementary DNAs derived from the mouse genome. We identify the 5' and 3' boundaries of 181,047 transcripts with extensive variation in transcripts arising from alternative promoter usage, splicing, and polyadenylation. There are 16,247 new mouse protein-coding transcripts, including 5154 encoding previously unidentified proteins. Genomic mapping of the transcriptome reveals transcriptional forests, with overlapping transcription on both strands, separated by deserts in which few transcripts are observed. The data provide a comprehensive platform for the comparative analysis of mammalian transcriptional regulation in differentiation and development.

We present a DNA library preparation method that has allowed us to reconstruct a high-coverage (30×) genome sequence of a Denisovan, an extinct relative of Neandertals. The quality of this genome allows a direct estimation of Denisovan heterozygosity indicating that genetic diversity in these archaic hominins was extremely low. It also allows tentative dating of the specimen on the basis of "missing evolution" in its genome, detailed measurements of Denisovan and Neandertal admixture into present-day human populations, and the generation of a near-complete catalog of genetic changes that swept to high frequency in modern humans since their divergence from Denisovans.

Using DNA extracted from a finger bone found in Denisova Cave in southern Siberia, we have sequenced the genome of an archaic hominin to about 1.9-fold coverage. This individual is from a group that shares a common origin with Neanderthals. This population was not involved in the putative gene flow from Neanderthals into Eurasians; however, the data suggest that it contributed 4–6% of its genetic material to the genomes of present-day Melanesians. We designate this hominin population ‘Denisovans’ and suggest that it may have been widespread in Asia during the Late Pleistocene epoch. A tooth found in Denisova Cave carries a mitochondrial genome highly similar to that of the finger bone. This tooth shares no derived morphological features with Neanderthals or modern humans, further indicating that Denisovans have an evolutionary history distinct from Neanderthals and modern humans. Anatomically modern humans were in Africa from some point after 200,000 years ago and reached Eurasia rather later. Meanwhile, archaic hominins — including the Neanderthals — had been in Eurasia from at least 230,000 years ago and disappear from the fossil record only about 30,000 years ago. The genome of a female archaic hominin from Denisova Cave in southern Siberia has now been sequenced from DNA extracted from a finger bone. The group to which this 'Denisovan' individual belonged shares a common origin with Neanderthals and, although it was not involved in the putative gene flow from Neanderthals into Eurasians, it contributed 4–6% of the genomes of present-day Melanesians. In addition, the morphology of a tooth with a mitochondrial genome very similar to that of the finger bone suggests that these hominins are evolutionarily distinct from both Neanderthals and modern humans. Using DNA from a finger bone, the genome of an archaic hominin from southern Siberia has been sequenced to about 1.9-fold coverage. The group to which this individual belonged shares a common origin with Neanderthals, and although it was not involved in the putative gene flow from Neanderthals into Eurasians, it contributed 4–6% of its genetic material to the genomes of present-day Melanesians. A tooth whose mitochondrial genome is very similar to that of the finger bone further suggests that these hominins are evolutionarily distinct from Neanderthals and modern humans.

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.

In the modern human genome, elevated Neanderthal ancestry is found at genes affecting keratin filaments, suggesting that gene flow with Neanderthals helped modern humans to adapt to non-African environments; deficiencies of Neanderthal ancestry are also found, particularly on the X chromosome and in genes expressed highly in testes, suggesting that some Neanderthal mutations were not tolerated on a modern human genetic background as they reduced male fertility. The modern human genome contains traces of Neanderthal ancestry. But is Neanderthal DNA distributed uniformly across the human genome, or is it concentrated more in some parts than in others? Sriram Sankararaman et al. show that parts of the human genome enriched for genes affecting keratin filaments (in hair, for example) also contain a relatively high concentration of Neanderthal DNA, suggesting that this DNA helped modern humans adapt to the chillier non-African environment. On the downside, many Neanderthal-derived alleles are associated with disease risk. Other parts of the human genome contain a deficiency of Neanderthal alleles, implying their active removal in evolution. Among the 'lost' genes are a number expressed in the testis and on the X chromosome, implying that Neanderthal DNA reduced human fertility when moved to a modern human genetic background. Genomic studies have shown that Neanderthals interbred with modern humans, and that non-Africans today are the products of this mixture1,2. The antiquity of Neanderthal gene flow into modern humans means that genomic regions that derive from Neanderthals in any one human today are usually less than a hundred kilobases in size. However, Neanderthal haplotypes are also distinctive enough that several studies have been able to detect Neanderthal ancestry at specific loci1,3,4,5,6,7,8. We systematically infer Neanderthal haplotypes in the genomes of 1,004 present-day humans9. Regions that harbour a high frequency of Neanderthal alleles are enriched for genes affecting keratin filaments, suggesting that Neanderthal alleles may have helped modern humans to adapt to non-African environments. We identify multiple Neanderthal-derived alleles that confer risk for disease, suggesting that Neanderthal alleles continue to shape human biology. An unexpected finding is that regions with reduced Neanderthal ancestry are enriched in genes, implying selection to remove genetic material derived from Neanderthals. Genes that are more highly expressed in testes than in any other tissue are especially reduced in Neanderthal ancestry, and there is an approximately fivefold reduction of Neanderthal ancestry on the X chromosome, which is known from studies of diverse species to be especially dense in male hybrid sterility genes10,11,12. These results suggest that part of the explanation for genomic regions of reduced Neanderthal ancestry is Neanderthal alleles that caused decreased fertility in males when moved to a modern human genetic background.

While the number and identity of proteins expressed in a single human cell type is currently unknown, this fundamental question can be addressed by advanced mass spectrometry (MS)-based proteomics. Online liquid chromatography coupled to high-resolution MS and MS/MS yielded 166 420 peptides with unique amino-acid sequence from HeLa cells. These peptides identified 10 255 different human proteins encoded by 9207 human genes, providing a lower limit on the proteome in this cancer cell line. Deep transcriptome sequencing revealed transcripts for nearly all detected proteins. We calculate copy numbers for the expressed proteins and show that the abundances of > 90% of them are within a factor 60 of the median protein expression level. Comparisons of the proteome and the transcriptome, and analysis of protein complex databases and GO categories, suggest that we achieved deep coverage of the functional transcriptome and the proteome of a single cell type.

We present the high-quality genome sequence of a ∼45,000-year-old modern human male from Siberia. This individual derives from a population that lived before—or simultaneously with—the separation of the populations in western and eastern Eurasia and carries a similar amount of Neanderthal ancestry as present-day Eurasians. However, the genomic segments of Neanderthal ancestry are substantially longer than those observed in present-day individuals, indicating that Neanderthal gene flow into the ancestors of this individual occurred 7,000–13,000 years before he lived. We estimate an autosomal mutation rate of 0.4 × 10−9 to 0.6 × 10−9 per site per year, a Y chromosomal mutation rate of 0.7 × 10−9 to 0.9 × 10−9 per site per year based on the additional substitutions that have occurred in present-day non-Africans compared to this genome, and a mitochondrial mutation rate of 1.8 × 10−8 to 3.2 × 10−8 per site per year based on the age of the bone. The high-quality genome sequence of a 45,000-year-old modern human from Siberia reveals that gene flow from Neanderthals into the ancestors of this individual had already occurred about 7,000 to 13,000 years earlier; genomic comparisons show that he belonged to a population that lived close in time to the separation of populations in east and west Eurasia and that may represent an early modern human radiation out of Africa that has no direct descendants today. A modern human fossil femur found in 2008 on the banks of the river Irtysh near Ust'-Ishim in western Siberia was dated at about 45,000 years old. Janet Kelso and colleagues have now sequenced and analysed the genome from this individual — a male who was alive before, or at about the time of, the separation of the populations in western and eastern Eurasia. Analyses reveal a level of Neanderthal ancestry similar to that found in present-day Eurasians. Based on the length of the genomic segments of Neanderthal ancestry, the flow of Neanderthal genes into the ancestors of this individual occurred between 7,000 and 13,000 years before he lived. Previous estimates of the timing of interbreeding between modern humans and Neanderthals range from 37,000 and 86,000 years ago, but this study suggests that it occurred approximately 50,000 to 60,000 years ago, coinciding with the expansion of modern humans into Europe, and possibly Asia.

Many waterbodies across the United States do not meet water quality standards. To help determine where and to what extent improvements should be sought, policymakers must consider the costs of regulations with their monetized values. We ...Scientific knowledge related to quantifying the monetized benefits for landscape-wide water quality improvements does not meet current regulatory and benefit–cost analysis needs in the United States. In this study we addressed this knowledge gap by ...