The deep population history of East Asia remains poorly understood due to a lack of ancient DNA data and sparse sampling of present-day people. We report genome-wide data from 191 individuals from Mongolia, northern China, Taiwan, the Amur River Basin and Japan dating to 6000 BCE – 1000 CE, many from contexts never previously analyzed with ancient DNA. We also report 383 present-day individuals from 46 groups mostly from the Tibetan Plateau and southern China. We document how 6000-3600 BCE people of Mongolia and the Amur River Basin were from populations that expanded over Northeast Asia, likely dispersing the ancestors of Mongolic and Tungusic languages. In a time transect of 89 Mongolians, we reveal how Yamnaya steppe pastoralist spread from the west by 3300-2900 BCE in association with the Afanasievo culture, although we also document a boy buried in an Afanasievo barrow with ancestry entirely from local Mongolian hunter-gatherers, representing a unique case of someone of entirely non-Yamnaya ancestry interred in this way. The second spread of Yamnaya-derived ancestry came via groups that harbored about a third of their ancestry from European farmers, which nearly completely displaced unmixed Yamnaya-related lineages in Mongolia in the second millennium BCE, but did not replace Afanasievo lineages in western China where Afanasievo ancestry persisted, plausibly acting as the source of the early-splitting Tocharian branch of Indo-European languages. Analyzing 20 Yellow River Basin farmers dating to ∼3000 BCE, we document a population that was a plausible vector for the spread of Sino-Tibetan languages both to the Tibetan Plateau and to the central plain where they mixed with southern agriculturalists to form the ancestors of Han Chinese. We show that the individuals in a time transect of 52 ancient Taiwan individuals spanning at least 1400 BCE to 600 CE were consistent with being nearly direct descendants of Yangtze Valley first farmers who likely spread Austronesian, Tai-Kadai and Austroasiatic languages across Southeast and South Asia and mixing with the people they encountered, contributing to a four-fold reduction of genetic differentiation during the emergence of complex societies. We finally report data from Jomon hunter-gatherers from Japan who harbored one of the earliest splitting branches of East Eurasian variation, and show an affinity among Jomon, Amur River Basin, ancient Taiwan, and Austronesian-speakers, as expected for ancestry if they all had contributions from a Late Pleistocene coastal route migration to East Asia.

3月26日，我校社会与人类学院王传超教授作为第一作者和通讯作者，与哈佛医学院、哈佛大学人类学系、德国马普人类历史科学研究所、南洋理工大学人文学院、复旦大学、俄罗斯远东联邦大学科学博物馆、西安交通大学、蒙古国国家博物馆研究中心、乌兰巴托国立大学考古系、维也纳大学进化人类学系、华盛顿大学人类学系、台湾成功大学考古所、加州大学人类学系等全球41个单位的77位共同作者组成的国际合作团队在bioRxiv上发表预印本论文“The Genomic Formation of Human Populations in East Asia”，发布了东亚地区最大规模的古人基因组研究，包含了191个距今8000到1000年前古人基因组捕获测序，涵盖了陕北新石器时代五庄果墚遗址、台湾新石器到铁器时代汉本和公馆遗址、蒙古国50余个考古遗址、俄罗斯远东地区Boisman、Yankovsky和黑水靺鞨等遗址、日本绳文人遗址等，研究人员还报道了46个现代族群的383个样本的芯片分型数据以及94个考古碳十四测年数据，首次通过古DNA精细解析东亚人群8000年来的起源、迁徙和混合历史，也改变了东亚地区尤其是中国境内考古基因组学研究长期滞后的局面。

Abstract The genetic diversity of humans, like many species, has been shaped by a complex pattern of population separations followed by isolation and subsequent admixture. This pattern, reaching at least as far back as the appearance of our species in the paleontological record, has left its traces in our genomes. Reconstructing a population’s history from these traces is a challenging problem. Here we present a novel approach based on the Multiple Sequentially Markovian Coalescent (MSMC) to analyse the population separation history. Our approach, called MSMC-IM, uses an improved implementation of the MSMC (MSMC2) to estimate coalescence rates within and across pairs of populations, and then fits a continuous Isolation-Migration model to these rates to obtain a time-dependent estimate of gene flow. We show, using simulations, that our method can identify complex demographic scenarios involving post-split admixture or archaic introgression. We apply MSMC-IM to whole genome sequences from 15 worldwide populations, tracking the process of human genetic diversification. We detect traces of extremely deep ancestry between some African populations, with around 1% of ancestry dating to divergences older than a million years ago. Author Summary Human demographic history is reflected in specific patterns of shared mutations between the genomes from different populations. Here we aim to unravel this pattern to infer population structure through time with a new approach, called MSMC-IM. Based on estimates of coalescence rates within and across populations, MSMC-IM fits a time-dependent migration model to the pairwise rate of coalescences. We implemented this approach as an extension to existing software (MSMC2), and tested it with simulations exhibiting different histories of admixture and gene flow. We then applied it to the genomes from 15 worldwide populations to reveal their pairwise separation history ranging from a few thousand up to several million years ago. Among other results, we find evidence for remarkably deep population structure in some African population pairs, suggesting that deep ancestry dating to one million years ago and older is still present in human populations in small amounts today.

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.

The histories of African crops remain poorly understood despite their contemporary importance. Integration of crops from western, eastern and northern Africa probably first occurred in the Great Lakes Region of eastern Africa; however, little is known about when and how these agricultural systems coalesced. This article presents archaeobotanical analyses from an approximately 9000-year archaeological sequence at Kakapel Rockshelter in western Kenya, comprising the largest and most extensively dated archaeobotanical record from the interior of equatorial eastern Africa. Direct radiocarbon dates on carbonized seeds document the presence of the West African crop cowpea ( Vigna unguiculata (L.) Walp) approximately 2300 years ago, synchronic with the earliest date for domesticated cattle ( Bos taurus ). Peas ( Pisum sativum L. or Pisum abyssinicum A. Braun) and sorghum ( Sorghum bicolor (L.) Moench) from the northeast and eastern African finger millet ( Eleusine coracana (L.) Gaertn.) are incorporated later, by at least 1000 years ago. Combined with ancient DNA evidence from Kakapel and the surrounding region, these data support a scenario in which the use of diverse domesticated species in eastern Africa changed over time rather than arriving and being maintained as a single package. Findings highlight the importance of local heterogeneity in shaping the spread of food production in sub-Saharan Africa.

The Eastern Eurasian Steppe was home to historic empires of nomadic pastoralists, including the Xiongnu and the Mongols. However, little is known about the region's population history. Here we reveal its dynamic genetic history by analyzing new genome-wide data for 214 ancient individuals spanning 6,000 years. We identify a pastoralist expansion into Mongolia ca. 3000 BCE, and by the Late Bronze Age, Mongolian populations were biogeographically structured into three distinct groups, all practicing dairy pastoralism regardless of ancestry. The Xiongnu emerged from the mixing of these populations and those from surrounding regions. By comparison, the Mongols exhibit much higher Eastern Eurasian ancestry, resembling present-day Mongolic-speaking populations. Our results illuminate the complex interplay between genetic, sociopolitical, and cultural changes on the Eastern Steppe.