The population structure of Native Mexicans The genetics of indigenous Mexicans exhibit substantial geographical structure, some as divergent from each other as are existing populations of Europeans and Asians. By performing genome-wide analyses on Native Mexicans from differing populations, Moreno-Estrada et al. successfully recapitulated the pre-Columbian substructure of Mexico. This ancestral structure is evident among cosmopolitan Mexicans and is correlated with subcontinental origins and medically relevant aspects of lung function. These findings exemplify the importance of understanding the genetic contributions of admixed individuals. Science , this issue p. 1280

We report detailed peptide-binding affinities between 438 HLA Class I and Class II proteins and complete proteomes of seven pandemic human viruses, including coronaviruses, influenza viruses and HIV-1. We contrast these affinities with HLA allele frequencies across hundreds of human populations worldwide. Statistical modelling shows that peptide-binding affinities classified into four distinct categories depend on the HLA locus but that the type of virus is only a weak predictor, except in the case of HIV-1. Among the strong HLA binders (IC50 ≤ 50), we uncovered 16 alleles (the top ones being A*02:02, B*15:03 and DRB1*01:02) binding more than 1% of peptides derived from all viruses, 9 (top ones including HLA-A*68:01, B*15:25, C*03:02 and DRB1*07:01) binding all viruses except HIV-1, and 15 (top ones A*02:01 and C*14:02) only binding coronaviruses. The frequencies of strongest and weakest HLA peptide binders differ significantly among populations from different geographic regions. In particular, Indigenous peoples of America show both higher frequencies of strongest and lower frequencies of weakest HLA binders. As many HLA proteins are found to be strong binders of peptides derived from distinct viral families, and are hence promiscuous (or generalist), we discuss this result in relation to possible signatures of natural selection on HLA promiscuous alleles due to past pathogenic infections. Our findings are highly relevant for both evolutionary genetics and the development of vaccine therapies. However they should not lead to forget that individual resistance and vulnerability to diseases go beyond the sole HLA allelic affinity and depend on multiple, complex and often unknown biological, environmental and other variables.

Abstract Social anthropology and ethnographic studies have described kinship systems and networks of contact and exchange in extant populations 1–4 . However, for prehistoric societies, these systems can be studied only indirectly from biological and cultural remains. Stable isotope data, sex and age at death can provide insights into the demographic structure of a burial community and identify local versus non-local childhood signatures, archaeogenetic data can reconstruct the biological relationships between individuals, which enables the reconstruction of pedigrees, and combined evidence informs on kinship practices and residence patterns in prehistoric societies. Here we report ancient DNA, strontium isotope and contextual data from more than 100 individuals from the site Gurgy ‘les Noisats’ (France), dated to the western European Neolithic around 4850–4500 bc . We find that this burial community was genetically connected by two main pedigrees, spanning seven generations, that were patrilocal and patrilineal, with evidence for female exogamy and exchange with genetically close neighbouring groups. The microdemographic structure of individuals linked and unlinked to the pedigrees reveals additional information about the social structure, living conditions and site occupation. The absence of half-siblings and the high number of adult full siblings suggest that there were stable health conditions and a supportive social network, facilitating high fertility and low mortality 5 . Age-structure differences and strontium isotope results by generation indicate that the site was used for just a few decades, providing new insights into shifting sedentary farming practices during the European Neolithic.

Abstract Throughout human evolutionary history, large-scale migrations have led to intermixing (i.e., admixture) between previously separated human groups. While classical and recent work have shown that studying admixture can yield novel historical insights, the extent to which this process contributed to adaptation remains underexplored. Here, we introduce a novel statistical model, specific to admixed populations, that identifies loci under selection while determining whether the selection likely occurred post-admixture or prior to admixture in one of the ancestral source populations. Through extensive simulations we show that this method is able to detect selection, even in recently formed admixed populations, and to accurately differentiate between selection occurring in the ancestral or admixed population. We apply this method to genome-wide SNP data of ~4,000 individuals in five admixed Latin American cohorts from Brazil, Chile, Colombia, Mexico and Peru. Our approach replicates previous reports of selection in the HLA region that are consistent with selection post-admixture. We also report novel signals of selection in genomic regions spanning 47 genes, reinforcing many of these signals with an alternative, commonly-used local-ancestry-inference approach. These signals include several genes involved in immunity, which may reflect responses to endemic pathogens of the Americas and to the challenge of infectious disease brought by European contact. In addition, some of the strongest signals inferred to be under selection in the Native American ancestral groups of modern Latin Americans overlap with genes implicated in energy metabolism phenotypes, plausibly reflecting adaptations to novel dietary sources available in the Americas.

Malaria-causing protozoa of the genus Plasmodium have exerted one of the strongest selective pressures on the human genome, and resistance alleles provide biomolecular footprints that outline the historical reach of these species

Abstract The ancient city of Chichén Itzá in Yucatán, Mexico, was one of the largest and most influential Maya settlements during the Late and Terminal Classic periods ( ad 600–1000) and it remains one of the most intensively studied archaeological sites in Mesoamerica 1–4 . However, many questions about the social and cultural use of its ceremonial spaces, as well as its population’s genetic ties to other Mesoamerican groups, remain unanswered 2 . Here we present genome-wide data obtained from 64 subadult individuals dating to around ad 500–900 that were found in a subterranean mass burial near the Sacred Cenote (sinkhole) in the ceremonial centre of Chichén Itzá. Genetic analyses showed that all analysed individuals were male and several individuals were closely related, including two pairs of monozygotic twins. Twins feature prominently in Mayan and broader Mesoamerican mythology, where they embody qualities of duality among deities and heroes 5 , but until now they had not been identified in ancient Mayan mortuary contexts. Genetic comparison to present-day people in the region shows genetic continuity with the ancient inhabitants of Chichén Itzá, except at certain genetic loci related to human immunity, including the human leukocyte antigen complex, suggesting signals of adaptation due to infectious diseases introduced to the region during the colonial period.

Abstract We report an evaluation of prediction accuracy for eye, hair and skin pigmentation based on genomic and phenotypic data for over 6,500 admixed Latin Americans (the CANDELA dataset). We examined the impact on prediction accuracy of three main factors: (i) The methods of prediction, including classical statistical methods and machine learning approaches, (ii) The inclusion of non-genetic predictors, continental genetic ancestry and pigmentation SNPs in the prediction models, and (iii) Compared two sets of pigmentation SNPs: the commonly-used HIrisPlex-S set (developed in Europeans) and novel SNP sets we defined here based on genome-wide association results in the CANDELA sample. We find that Random Forest or regression are globally the best performing methods. Although continental genetic ancestry has substantial power for prediction of pigmentation in Latin Americans, the inclusion of pigmentation SNPs increases prediction accuracy considerably, particularly for skin color. For hair and eye color, HIrisPlex-S has a similar performance to the CANDELA-specific prediction SNP sets. However, for skin pigmentation the performance of HIrisPlex-S is markedly lower than the SNP set defined here, including predictions in an independent dataset of Native American data. These results reflect the relatively high variation in hair and eye color among Europeans for whom HIrisPlex-S was developed, whereas their variation in skin pigmentation is comparatively lower. Furthermore, we show that the dataset used in the training of prediction models strongly impacts on the portability of these models across Europeans and Native Americans.

The Wartberg culture (WBC, 3,500-2,800 BCE) dates to the Late Neolithic period, a time of important demographic and cultural transformations in western Europe. We perform a genome-wide analysis of 42 individuals who were interred in a WBC collective burial in Niedertiefenbach, Germany (3,300-3,200 cal. BCE). Our results highlight that the Niedertiefenbach population indeed emerged at the beginning of the WBC. This farming community was genetically heterogeneous and carried a surprisingly large hunter-gatherer ancestry component (40%). We detect considerable differences in the human leukocyte antigen gene pool between contemporary Europeans and the Niedertiefenbach individuals whose immune response was primarily geared towards defending viral infections.

Historical records and genetic analyses indicate that Latin Americans trace their ancestry mainly to the admixture of Native Americans, Europeans and Sub-Saharan Africans. Using novel haplotype-based methods here we infer the sub-populations involved in admixture for over 6,500 Latin Americans and evaluate the impact of sub-continental ancestry on the physical appearance of these individuals. We find that pre-Columbian Native genetic structure is mirrored in Latin Americans and that sources of non-Native ancestry, and admixture timings, match documented migratory flows. We also detect South/East Mediterranean ancestry across Latin America, probably stemming from the clandestine colonial migration of Christian converts of non-European origin (Conversos). Furthermore, we find that Central Andean ancestry impacts on variation of facial features in Latin Americans, particularly nose morphology, possibly relating to environmental adaptation during the evolution of Native Americans.

Studies of Native South American genetic diversity have helped to shed light on the peopling and differentiation of the continent, but available data are sparse for the major ecogeographic domains. These include the Pacific Coast, a potential early migration route; the Andes, home to the most expansive complex societies and to one of the most spoken indigenous language families of the continent (Quechua); and Amazonia, with its understudied population structure and rich cultural diversity. Here we explore the genetic structure of 177 individuals from these three domains, genotyped with the Affymetrix Human Origins array. We infer multiple sources of ancestry within the Native American ancestry component; one with clear predominance on the Coast and in the Andes, and at least two distinct substrates in neighboring Amazonia, with a previously undetected ancestry characteristic of northern Ecuador and Colombia. Amazonian populations are also involved in recent gene-flow with each other and across ecogeographic domains, which does not accord with the traditional view of small, isolated groups. Long distance genetic connections between speakers of the same language family suggest that languages had spread not by cultural contact alone. Finally, Native American populations admixed with post-Columbian European and African sources at different times, with few cases of prolonged isolation. With our results we emphasize the importance of including under-studied regions of the continent in high-resolution genetic studies, and we illustrate the potential of SNP chip arrays for informative regional scale analysis.