Population Genomics of Stone Age Eurasia - HAL-SHS - Sciences de l'Homme et de la Société
Pré-Publication, Document De Travail Année : 2023

Population Genomics of Stone Age Eurasia

Morten Allentoft , Martin Sikora , Alba Refoyo-Martínez , Evan Irving-Pease , Anders Fischer , William Barrie , Andrés Ingason , Jesper Stenderup , Karl-Göran Sjögren , Alice Pearson , Bárbara Sousa da Mota , Bettina Schulz Paulsson , Alma Halgren , Ruairidh Macleod , Marie Louise Schjellerup Jørkov , Fabrice Demeter , Maria Novosolov , Lasse Sørensen , Poul Otto Nielsen , Rasmus H.A. Henriksen , Tharsika Vimala , Hugh Mccoll , Ashot Margaryan , Melissa Ilardo , Andrew Vaughn , Morten Fischer Mortensen , Anne Birgitte Nielsen , Mikkel Ulfeldt Hede , Peter Rasmussen , Lasse Vinner , Gabriel Renaud , Aaron Stern , Theis Zetner Trolle Jensen , Niels Nørkjær Johannsen , Gabriele Scorrano , Hannes Schroeder , Per Lysdahl , Abigail Daisy Ramsøe , Andrei Skorobogatov , Andrew Joseph Schork , Anders Rosengren , Anthony Ruter , Alan Outram , Aleksey Timoshenko , Alexandra Buzhilova , Alfredo Coppa , Alisa Zubova , Ana Maria Silva , Anders Hansen , Andrey Gromov , Andrey Logvin , Anne Birgitte Gotfredsen , Bjarne Henning Nielsen , Borja González-Rabanal , Carles Lalueza-Fox , Catriona Mckenzie , Charleen Gaunitz , Concepción Blasco , Corina Liesau , Cristina Martinez-Labarga , Dmitri Pozdnyakov , David Cuenca-Solana , David Lordkipanidze , Dmitri En’shin , Domingo Salazar-García , T. Douglas Price , Dušan Borić , Elena Kostyleva , Elizaveta Veselovskaya , Emma Usmanova , Enrico Cappellini , Erik Brinch Petersen , Esben Kannegaard , Francesca Radina , Fulya Eylem Yediay , Henri Duday , Igor Gutiérrez-Zugasti , Inna Potekhina , Irina Shevnina , Isin Altinkaya , Jean Guilaine , Jesper Hansen , Joan Emili Aura Tortosa , João Zilhão , Jorge Vega , Kristoffer Buck Pedersen , Krzysztof Tunia , Lei Zhao , Liudmila Mylnikova , Lars Larsson , Laure Metz , Levon Yepiskoposyan , Lisbeth Pedersen , Lucia Sarti , Ludovic Orlando (1) , Ludovic Slimak (1) , Lutz Klassen , Malou Blank , Manuel González-Morales , Mara Silvestrini , Maria Vretemark , Marina Nesterova , Marina Rykun , Mario Federico Rolfo , Marzena Szmyt , Marcin Przybyła , Mauro Calattini , Mikhail Sablin , Miluše Dobisíková , Morten Meldgaard , Morten Johansen , Natalia Berezina , Nick Card , Nikolai Saveliev , Olga Poshekhonova , Olga Rickards , Olga Lozovskaya , Olivér Gábor , Otto Christian Uldum , Paola Aurino , Pavel Kosintsev , Patrice Courtaud , Patricia Ríos , Peder Mortensen , Per Lotz , Per Persson , Pernille Bangsgaard , Peter de Barros Damgaard , Peter Vang Petersen , Pilar Prieto Martinez , Piotr Włodarczak , Roman Smolyaninov , Rikke Maring , Roberto Menduiña , Ruben Badalyan , Rune Iversen , Ruslan Turin , Sergey Vasilyiev , Sidsel Wåhlin , Svetlana Borutskaya , Svetlana Skochina , Søren Anker Sørensen , Søren Andersen , Thomas Jørgensen , Yuri Serikov , Vyacheslav Molodin , Vaclav Smrcka , Victor Merz , Vivek Appadurai , Vyacheslav Moiseyev , Yvonne Magnusson , Kurt Kjær , Niels Lynnerup , Daniel Lawson , Peter Sudmant , Simon Rasmussen , Thorfinn Korneliussen , Richard Durbin , Rasmus Nielsen , Olivier Delaneau , Thomas Werge , Fernando Racimo , Kristian Kristiansen , Eske Willerslev
Morten Allentoft
Martin Sikora
Alba Refoyo-Martínez
Evan Irving-Pease
Anders Fischer
William Barrie
Andrés Ingason
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Jesper Stenderup
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Karl-Göran Sjögren
Alice Pearson
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Bárbara Sousa da Mota
Bettina Schulz Paulsson
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Alma Halgren
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Ruairidh Macleod
Marie Louise Schjellerup Jørkov
Fabrice Demeter
Maria Novosolov
Lasse Sørensen
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Poul Otto Nielsen
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Rasmus H.A. Henriksen
Tharsika Vimala
Hugh Mccoll
Ashot Margaryan
Melissa Ilardo
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Andrew Vaughn
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Morten Fischer Mortensen
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Mikkel Ulfeldt Hede
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Anders Rosengren
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Aleksey Timoshenko
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Alisa Zubova
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Thorfinn Korneliussen
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Richard Durbin
Rasmus Nielsen
Olivier Delaneau
Thomas Werge
Fernando Racimo
Kristian Kristiansen
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Eske Willerslev

Résumé

Several major migrations and population turnover events during the later Stone Age (after c. 11,000 cal. BP) are believed to have shaped the contemporary population genetic diversity in Eurasia. While the genetic impacts of these migrations have been investigated on regional scales, a detailed understanding of their spatiotemporal dynamics both within and between major geographic regions across Northern Eurasia remains largely elusive. Here, we present the largest shotgun-sequenced genomic dataset from the Stone Age to date, representing 317 primarily Mesolithic and Neolithic individuals from across Eurasia, with associated radiocarbon dates, stable isotope data, and pollen records. Using recent advances, we imputed >1,600 ancient genomes to obtain accurate diploid genotypes, enabling previously unachievable fine-grained population structure inferences. We show that 1) Eurasian Mesolitic hunter-gatherers were more genetically diverse than previously known, and deeply divergent between the west and the east; 2) Hitherto genetically undescribed hunter-gatherers from the Middle Don region contributed significant ancestry to the later Yamnaya steppe pastoralists; 3) The genetic impact of the transition from Mesolithic hunter-gatherers to Neolithic farmers was highly distinct, east and west of a “Great Divide” boundary zone extending from the Black Sea to the Baltic, with large-scale shifts in genetic ancestry to the west. This include an almost complete replacement of hunter-gatherers in Denmark, but no substantial shifts during the same period further to the east; 4) Within-group relatedness changes substantially during the Neolithic transition in the west, where clusters of Neolithic farmer-associated individuals show overall reduced relatedness, while genetic relatedness remains high until ~4,000 BP in the east, consistent with a much longer persistence of smaller localised hunter-gatherer groups; 5) A fast-paced second major genetic transformation beginning around 5,000 BP, with Steppe-related ancestry reaching most parts of Europe within a 1,000 years span. Local Neolithic farmers admixed with incoming pastoralists in most parts of Europe, whereas Scandinavia experienced another near-complete population replacement, with similar dramatic turnover-patterns also evident in western Siberia; 6) Extensive regional differences in the ancestry components related to these early events remain visible to this day, even within countries (research conducted using the UK Biobank resource). Neolithic farmer ancestry is highest in southern and eastern England while Steppe-related ancestry is highest in the Celtic populations of Scotland, Wales, and Cornwall. Overall, our findings show that although the Stone-Age migrations have been important in shaping contemporary genetic diversity in Eurasia, their dynamics and impact were geographically highly heterogeneous.
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halshs-03869223 , version 1 (10-11-2023)

Identifiants

Citer

Morten Allentoft, Martin Sikora, Alba Refoyo-Martínez, Evan Irving-Pease, Anders Fischer, et al.. Population Genomics of Stone Age Eurasia. 2023. ⟨halshs-03869223⟩
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