The rapid accumulation of ancient human genomes from various places and time periods, mainly from the past 15,000 years, allows us to probe the past with an unparalleled accuracy and reconstruct trends in human biodiversity. Alongside providing novel insights into the population history, population structure permits correcting for population stratification, a practical concern in gene mapping in association studies. However, it remains unclear which markers best capture ancient population structure as not all markers are equally informative. Moreover, the high missingness rates in ancient, oftentimes haploid, DNA, may distort the population structure and prohibit genomic comparisons. In past studies, ancestry informative markers (AIMs) were harnessed to address such problems, yet whether AIMs finding methods are applicable to aDNA remains unclear. Here, we define ancient AIM (aAIMs) and develop a framework to evaluate established and novel AIMs-finding methods. We show that a novel principal component analysis (PCA)-based method outperforms all methods in capturing ancient population structure and identifying admixed individuals. Our results highlight important features of the genetic structure of ancient Eurasians and the choice of strategies to identify informative markers. This work can inform the design and interpretation of population and medical studies employing ancient DNA.

Radiocarbon dating is the gold-standard in archaeology to estimate the age of skeletons, a key to studying their origins. Half of all published ancient human genomes lack reliable and direct dates, which results in obscure and contradictory reports. We developed Temporal Population Structure (TPS), the first DNA-based dating method for ancient genomes ranging from the Upper Palaeolithic to modern-day samples and applied it to all 961 ancient Eurasians. We show that TPS predictions for radiocarbon-dated skeletons align with their known dates and correctly account for kin relationships. The TPS-dating of 359 poorly dated Eurasian samples resolves conflicts and sheds new light on disputed findings as illustrated by five test cases. We discuss the phenotypic traits of the Time Informative Markers (TIMs) that underlie TPS.Summary TPS is a novel method to date humans from the Upper Palaeolithic to modern time from their DNA sequences.

The authors have withdrawn this manuscript because concerns have been identified in the validity of some of the data. Therefore, the authors do not wish this work to be cited as a reference for the project. If you have any questions, please contact the corresponding author.