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.

A survey of genetic variation in Native American and Siberian populations reveals that Native Americans are descended from at least three streams of gene flow from Asia: after the initial peopling of the continent there was a southward expansion facilitated by the coast, with sequential population splits and little gene flow after divergence, especially in South America. The settlement of the Americas occurred at least 15,000 years ago by means of the Beringia land bridge that existed between Asia and America during the ice ages. Key questions about how many migrations were involved and subsequent dispersal patterns within the Americas remain unresolved. This new survey of genetic variation in Native American and Siberian populations shows that Native Americans descend from at least three waves of migration from Asia. After the initial peopling of the continent there was a southward expansion along the coast, with sequential population splits and little gene flow after divergence, particularly in South America. The peopling of the Americas has been the subject of extensive genetic, archaeological and linguistic research; however, central questions remain unresolved1,2,3,4,5. One contentious issue is whether the settlement occurred by means of a single6,7,8 migration or multiple streams of migration from Siberia9,10,11,12,13,14,15. The pattern of dispersals within the Americas is also poorly understood. To address these questions at a higher resolution than was previously possible, we assembled data from 52 Native American and 17 Siberian groups genotyped at 364,470 single nucleotide polymorphisms. Here we show that Native Americans descend from at least three streams of Asian gene flow. Most descend entirely from a single ancestral population that we call ‘First American’. However, speakers of Eskimo–Aleut languages from the Arctic inherit almost half their ancestry from a second stream of Asian gene flow, and the Na-Dene-speaking Chipewyan from Canada inherit roughly one-tenth of their ancestry from a third stream. We show that the initial peopling followed a southward expansion facilitated by the coast, with sequential population splits and little gene flow after divergence, especially in South America. A major exception is in Chibchan speakers on both sides of the Panama isthmus, who have ancestry from both North and South America.

We examined genetic diversity and population structure in the American landmass using 678 autosomal microsatellite markers genotyped in 422 individuals representing 24 Native American populations sampled from North, Central, and South America. These data were analyzed jointly with similar data available in 54 other indigenous populations worldwide, including an additional five Native American groups. The Native American populations have lower genetic diversity and greater differentiation than populations from other continental regions. We observe gradients both of decreasing genetic diversity as a function of geographic distance from the Bering Strait and of decreasing genetic similarity to Siberians—signals of the southward dispersal of human populations from the northwestern tip of the Americas. We also observe evidence of: (1) a higher level of diversity and lower level of population structure in western South America compared to eastern South America, (2) a relative lack of differentiation between Mesoamerican and Andean populations, (3) a scenario in which coastal routes were easier for migrating peoples to traverse in comparison with inland routes, and (4) a partial agreement on a local scale between genetic similarity and the linguistic classification of populations. These findings offer new insights into the process of population dispersal and differentiation during the peopling of the Americas.

The large and diverse population of Latin America is potentially a powerful resource for elucidating the genetic basis of complex traits through admixture mapping. However, no genome-wide characterization of admixture across Latin America has yet been attempted. Here, we report an analysis of admixture in thirteen Mestizo populations (i.e. in regions of mainly European and Native settlement) from seven countries in Latin America based on data for 678 autosomal and 29 X-chromosome microsatellites. We found extensive variation in Native American and European ancestry (and generally low levels of African ancestry) among populations and individuals, and evidence that admixture across Latin America has often involved predominantly European men and both Native and African women. An admixture analysis allowing for Native American population subdivision revealed a differentiation of the Native American ancestry amongst Mestizos. This observation is consistent with the genetic structure of pre-Columbian populations and with admixture having involved Natives from the area where the Mestizo examined are located. Our findings agree with available information on the demographic history of Latin America and have a number of implications for the design of association studies in population from the region.

The current genetic makeup of Latin America has been shaped by a history of extensive admixture between Africans, Europeans and Native Americans, a process taking place within the context of extensive geographic and social stratification. We estimated individual ancestry proportions in a sample of 7,342 subjects ascertained in five countries (Brazil, Chile, Colombia, México and Perú). These individuals were also characterized for a range of physical appearance traits and for self-perception of ancestry. The geographic distribution of admixture proportions in this sample reveals extensive population structure, illustrating the continuing impact of demographic history on the genetic diversity of Latin America. Significant ancestry effects were detected for most phenotypes studied. However, ancestry generally explains only a modest proportion of total phenotypic variation. Genetically estimated and self-perceived ancestry correlate significantly, but certain physical attributes have a strong impact on self-perception and bias self-perception of ancestry relative to genetically estimated ancestry.

Latin Americans are highly heterogeneous regarding the type of Native American ancestry. Consideration of specific associations with common diseases may lead to substantial advances in unraveling of disease etiology and disease prevention. Here we investigate possible associations between the type of Native American ancestry and leading causes of death. After an aggregate-data study based on genome-wide genotype data from 1805 admixed Chileans and 639,789 deaths, we validate an identified association with gallbladder cancer relying on individual data from 64 gallbladder cancer patients, with and without a family history, and 170 healthy controls. Native American proportions were markedly underestimated when the two main types of Native American ancestry in Chile, originated from the Mapuche and Aymara indigenous peoples, were combined together. Consideration of the type of Native American ancestry was crucial to identify disease associations. Native American ancestry showed no association with gallbladder cancer mortality (P = 0.26). By contrast, each 1% increase in the Mapuche proportion represented a 3.7% increased mortality risk by gallbladder cancer (95%CI 3.1-4.3%, P = 6×10-27). Individual-data results and extensive sensitivity analyses confirmed the association between Mapuche ancestry and gallbladder cancer. Increasing Mapuche proportions were also associated with an increased mortality due to asthma and, interestingly, with a decreased mortality by diabetes. The mortality due to skin, bladder, larynx, bronchus and lung cancers increased with increasing Aymara proportions. Described methods should be considered in future studies on human population genetics and human health. Complementary individual-based studies are needed to apportion the genetic and non-genetic components of associations identified relying on aggregate-data.

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.

ABSTRACT Hispanic/Latinos have been underrepresented in genome-wide association studies (GWAS) for anthropometric traits despite notable anthropometric variability with ancestry proportions, and a high burden of growth stunting and overweight/obesity in Hispanic/Latino populations. This address this knowledge gap, we analyzed densely-imputed genetic data in a sample of Hispanic/Latino adults, to identify and fine-map common genetic variants associated with body mass index (BMI), height, and BMI-adjusted waist-to-hip ratio (WHRadjBMI). We conducted a GWAS of 18 studies/consortia as part of the Hispanic/Latino Anthropometry (HISLA) Consortium (Stage 1, n=59,769) and validated our findings in 9 additional studies (HISLA Stage 2, n=9,336). We conducted a trans-ethnic GWAS with summary statistics from HISLA Stage 1 and existing consortia of European and African ancestries. In our HISLA Stage 1+2 analyses, we discovered one novel BMI locus, as well two novel BMI signals and another novel height signal, each within established anthropometric loci. In our trans-ethnic meta- analysis, we identified three additional novel BMI loci, one novel height locus, and one novel WHRadjBMI locus. We also identified three secondary signals for BMI, 28 for height, and two for WHRadjBMI. We replicated >60 established anthropometric loci in Hispanic/Latino populations at genome-wide significance—representing up to 30% of previously-reported index SNP anthropometric associations. Trans-ethnic meta-analysis of the three ancestries showed a small-to-moderate impact of uncorrected population stratification on the resulting effect size estimates. Our novel findings demonstrate that future studies may also benefit from leveraging differences in linkage disequilibrium patterns to discover novel loci and additional signals with less residual population stratification.

Abstract Background Lithium (Li) remains the treatment of choice for bipolar disorders (BP). Its mood-stabilizing effects help reduce the long-term burden of mania, depression and suicide risk in patients with BP. It also has been shown to have beneficial effects on disease-associated conditions, including sleep and cardiovascular disorders. However, the individual responses to Li treatment vary within and between diagnostic subtypes of BP (e.g. BP-I and BP-II) according to the clinical presentation. Moreover, long-term Li treatment has been linked to adverse side-effects that are a cause of concern and non-adherence, including the risk of developing chronic medical conditions such as thyroid and renal disease. In recent years, studies by the Consortium on Lithium Genetics (ConLiGen) have uncovered a number of genetic factors that contribute to the variability in Li treatment response in patients with BP. Here, we leveraged the ConLiGen cohort (N = 2064) to investigate the genetic basis of Li effects in BP. For this, we studied how Li response and linked genes associate with the psychiatric symptoms and polygenic load for medical comorbidities, placing particular emphasis on identifying differences between BP-I and BP-II. Results We found that clinical response to Li treatment, measured with the Alda scale, was associated with a diminished burden of mania, depression, substance and alcohol abuse, psychosis and suicidal ideation in patients with BP-I and, in patients with BP-II, of depression only. Our genetic analyses showed that a stronger clinical response to Li was modestly related to lower polygenic load for diabetes and hypertension in BP-I but not BP-II. Moreover, our results suggested that a number of genes that have been previously linked to Li response variability in BP differentially relate to the psychiatric symptomatology, particularly to the numbers of manic and depressive episodes, and to the polygenic load for comorbid conditions, including diabetes, hypertension and hypothyroidism. Conclusions Taken together, our findings suggest that the effects of Li on symptomatology and comorbidity in BP are partially modulated by common genetic factors, with differential effects between BP-I and BP-II.

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.