Modern humans have populated Europe for more than 45,000 years1,2. Our knowledge of the genetic relatedness and structure of ancient hunter-gatherers is however limited, owing to the scarceness and poor molecular preservation of human remains from that period3. Here we analyse 356 ancient hunter-gatherer genomes, including new genomic data for 116 individuals from 14 countries in western and central Eurasia, spanning between 35,000 and 5,000 years ago. We identify a genetic ancestry profile in individuals associated with Upper Palaeolithic Gravettian assemblages from western Europe that is distinct from contemporaneous groups related to this archaeological culture in central and southern Europe4, but resembles that of preceding individuals associated with the Aurignacian culture. This ancestry profile survived during the Last Glacial Maximum (25,000 to 19,000 years ago) in human populations from southwestern Europe associated with the Solutrean culture, and with the following Magdalenian culture that re-expanded northeastward after the Last Glacial Maximum. Conversely, we reveal a genetic turnover in southern Europe suggesting a local replacement of human groups around the time of the Last Glacial Maximum, accompanied by a north-to-south dispersal of populations associated with the Epigravettian culture. From at least 14,000 years ago, an ancestry related to this culture spread from the south across the rest of Europe, largely replacing the Magdalenian-associated gene pool. After a period of limited admixture that spanned the beginning of the Mesolithic, we find genetic interactions between western and eastern European hunter-gatherers, who were also characterized by marked differences in phenotypically relevant variants.

The end of the Last Glacial Maximum (LGM) in Europe (~16.5 ka ago) set in motion major changes in human culture and population structure 1 . In Southern Europe, Early Epigravettian material culture was replaced by Late Epigravettian art and technology about 18-17 ka ago at the beginning of southern Alpine deglaciation, although available genetic evidence from individuals who lived ~14 ka ago 2–5 opened up questions on the impact of migrations on this cultural transition only after that date. Here we generate new genomic data from a human mandible uncovered at the Late Epigravettian site of Riparo Tagliente (Veneto, Italy), that we directly dated to 16,980-16,510 cal BP (2σ). This individual, affected by a low-prevalence dental pathology named focal osseous dysplasia, attests that the very emergence of Late Epigravettian material culture in Italy was already associated with migration and genetic replacement of the Gravettian-related ancestry. In doing so, we push back by at least 3,000 years the date of the diffusion in Southern Europe of a genetic component linked to Balkan/Anatolian refugia, previously believed to have spread during the later Bølling/Allerød warming event (~14 ka ago 4,6 ). Our results suggest that demic diffusion from a genetically diverse population may have substantially contributed to cultural changes in LGM and post-LGM Southern Europe, independently from abrupt shifts to warmer and more favourable conditions.

Summary The geographical location and shape of Apulia, a narrow land stretching out in the sea at the South of Italy, made this region a Mediterranean crossroads connecting Western Europe and the Balkans. Such movements culminated at the beginning of the Iron Age with the Iapygian civilization which consisted of three cultures: Peucetians, Messapians and Daunians. Among them, the Daunians left a peculiar cultural heritage, with one-of-a-kind stelae and pottery, but, despite the extensive archaeological literature, their origin has been lost to time. In order to shed light on this and to provide a genetic picture of Iron Age Southern Italy, we collected and sequenced human remains from three archaeological sites geographically located in Northern Apulia (the area historically inhabited by Daunians) and radiocarbon dated between 1157 and 275 calBCE. We find that Iron Age Apulian samples are still distant from the genetic variability of modern-day Apulians, they show a remarkable genetic heterogeneity, even though a few kilometers and centuries separate them, and they are well inserted into the Iron Age Pan-Mediterranean genetic landscape. Our study provides for the first time a window on the genetic make-up of pre-imperial Southern Italy, whose increasing connectivity within the Mediterranean landscape, would have contributed to laying the foundation for modern genetic variability. In this light, the genetic profile of Daunians may be compatible with an autochthonous origin, with plausible contributions from the Balkan peninsula.