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.

Archaeogenetic studies have described two main genetic turnover events in prehistoric western Eurasia: one associated with the spread of farming and a sedentary lifestyle starting around 7000-6000 BC (refs. 1-3) and a second with the expansion of pastoralist groups from the Eurasian steppes starting around 3300 BC (refs. 4,5). The period between these events saw new economies emerging on the basis of key innovations, including metallurgy, wheel and wagon and horse domestication6-9. However, what happened between the demise of the Copper Age settlements around 4250 BC and the expansion of pastoralists remains poorly understood. To address this question, we analysed genome-wide data from 135 ancient individuals from the contact zone between southeastern Europe and the northwestern Black Sea region spanning this critical time period. While we observe genetic continuity between Neolithic and Copper Age groups from major sites in the same region, from around 4500 BC on, groups from the northwestern Black Sea region carried varying amounts of mixed ancestries derived from Copper Age groups and those from the forest/steppe zones, indicating genetic and cultural contact over a period of around 1,000 years earlier than anticipated. We propose that the transfer of critical innovations between farmers and transitional foragers/herders from different ecogeographic zones during this early contact was integral to the formation, rise and expansion of pastoralist groups around 3300 BC.

Abstract Uniparentally-inherited markers on mitochondrial DNA (mtDNA) and the non-recombining regions of the Y chromosome (NRY), have been used for the past 30 years to investigate the history of humans from a maternal and paternal perspective. Researchers have preferred mtDNA due to its abundance in the cells, and comparatively high substitution rate. Conversely, the NRY is less susceptible to back mutations and saturation, and is potentially more informative than mtDNA owing to its longer sequence length. However, due to comparatively poor NRY coverage via shotgun sequencing, and the relatively low and biased representation of Y-chromosome variants on capture arrays such as the 1240K, ancient DNA studies often fail to utilize the unique perspective that the NRY can yield. Here we introduce a new DNA enrichment assay, coined YMCA (Y-mappable capture assay), that targets the “mappable” regions of the NRY. We show that compared to low-coverage shotgun sequencing and 1240K capture, YMCA significantly improves the coverage and number of sites hit on the NRY, increasing the number of Y-haplogroup informative SNPs, and allowing for the identification of previously undiscovered variants. To illustrate the power of YMCA, we show that the analysis of ancient Y-chromosome lineages can help to resolve Y-chromosomal haplogroups. As a case study, we focus on H2, a haplogroup associated with a critical event in European human history: the Neolithic transition. By disentangling the evolutionary history of this haplogroup, we further elucidate the two separate paths by which early farmers expanded from Anatolia and the Near East to western Europe.

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.

The Eurasian Bronze Age (BA) has been described as a period of substantial human migrations, the emergence of pastoralism, horse domestication, and development of metallurgy. This study focuses on individuals associated with BA metallurgical production, specifically the Seima-Turbino (ST) phenomenon (~2,200-1,900 BCE) associated with elaborate metal objects found across Northern Eurasia. The genetic profiles of nine ST-associated individuals vary widely ranging between ancestries maximized in individuals from the Eastern Siberian Late Neolithic/BA, and those of the Western Steppe Middle Late BA. The genetic heterogeneity observed is consistent with the current understanding of the ST metallurgical network as a transcultural phenomenon. The new data also shed light on the temporal and spatial range of an ancient Siberian genetic ancestry component, which is shared across many Uralic-speaking populations, and which we explore further via demographic modeling using additional genome-wide (2 individuals) and whole genome data (5 individuals, including a ~30x genome) from northwestern Russia.