http://www.pnas.org/content/early/2018/03/06/1719880115Population genomic analysis of elongated skulls reveals extensive female-biased immigration in Early Medieval Bavaria
Krishna R. Veeramah, Andreas Rott, Melanie Groß, Lucy van Dorp, Saioa López, Karola Kirsanow, Christian Sell, Jens Blöcher, Daniel Wegmann, Vivian Link, Zuzana Hofmanová, Joris Peters, Bernd Trautmann, Anja Gairhos, Jochen Haberstroh, Bernd Päffgen, Garrett Hellenthal, Brigitte Haas-Gebhard, Michaela Harbeck and Joachim Burger
PNAS 2018; published ahead of print March 12, 2018,
https://doi.org/10.1073/pnas.1719880115Significance
Many modern European states trace their roots back to a period known as the Migration Period that spans from Late Antiquity to the early Middle Ages. We have conducted the first population-level analysis of people from this era, generating genomic data from 41 graves from archaeological sites in present-day Bavaria in southern Germany mostly dating to around 500 AD. While they are predominantly of northern/central European ancestry, we also find significant evidence for a nonlocal genetic provenance that is highly enriched among resident Early Medieval women, demonstrating artificial skull deformation. We infer that the most likely origin of the majority of these women was southeastern Europe, resolving a debate that has lasted for more than half a century.
Abstract
Modern European genetic structure demonstrates strong correlations with geography, while genetic analysis of prehistoric humans has indicated at least two major waves of immigration from outside the continent during periods of cultural change. However, population-level genome data that could shed light on the demographic processes occurring during the intervening periods have been absent. Therefore, we generated genomic data from 41 individuals dating mostly to the late 5th/early 6th century AD from present-day Bavaria in southern Germany, including 11 whole genomes (mean depth 5.56×). In addition we developed a capture array to sequence neutral regions spanning a total of 5 Mb and 486 functional polymorphic sites to high depth (mean 72×) in all individuals. Our data indicate that while men generally had ancestry that closely resembles modern northern and central Europeans, women exhibit a very high genetic heterogeneity; this includes signals of genetic ancestry ranging from western Europe to East Asia. Particularly striking are women with artificial skull deformations; the analysis of their collective genetic ancestry suggests an origin in southeastern Europe. In addition, functional variants indicate that they also differed in visible characteristics. This example of female-biased migration indicates that complex demographic processes during the Early Medieval period may have contributed in an unexpected way to shape the modern European genetic landscape. Examination of the panel of functional loci also revealed that many alleles associated with recent positive selection were already at modern-like frequencies in European populations ∼1,500 years ago.
Многие современные европейские государства уходят своими корнями в период, известный как эпоха великого переселения народов, который простирается от поздней античности до раннего средневековья. Мы провели первый демографический анализ людей той эпохи, получив геномные данные из 41 погребения из археологических памятников в современной Баварии на юге Германии, в основном датируемых около 500 г. н.э. Хотя они в основном имеют северное / центральноевропейское происхождение, мы также находим значительные доказательства неместного генетического происхождения, особенно среди женщин раннего средневековья с искусственной деформацией черепа. Мы пришли к выводу, что наиболее вероятной родиной большинства этих женщин была Юго-Восточная Европа, разрешив дебаты, которые длились более полувека.
Современная европейская генетическая структура демонстрирует сильную корреляцию с географией, в то время как генетический анализ доисторических людей показал по крайней мере две крупные волны иммиграции из-за пределов континента в периоды культурных изменений. Однако данные генома на уровне популяции, которые могли бы пролить свет на демографические процессы, происходившие в промежуточные периоды, отсутствовали. Таким образом, мы получили геномные данные от 41 человека, датируемых в основном концом 5-го/началом 6-го века нашей эры из современной Баварии на юге Германии, включая 11 целых геномов (среднее покрытие 5,56×). Кроме того, мы разработали массив захвата для последовательности нейтральных областей, охватывающих в общей сложности 5 Мб и 486 функциональных полиморфных участков на высокую глубину (в среднем 72×) у всех людей. Наши данные свидетельствуют о том, что, хотя мужчины, как правило, генетически близки населению современной Северной и Центральной Европе, женщины демонстрируют очень высокую генетическую неоднородность; это включает в себя сигналы генетического происхождения, варьирующиеся от Западной Европы до Восточной Азии. Особенно поразительны женщины с искусственными деформациями черепа; анализ их коллективного генетического происхождения свидетельствует о происхождении в Юго-Восточной Европе. Кроме того, функциональные варианты указывают на то, что они также отличались внешним видом. Этот пример миграции с женским уклоном указывает на то, что сложные демографические процессы в раннем Средневековье, возможно, внесли неожиданный вклад в формирование современного европейского генетического ландшафта. Изучение панели функциональных локусов также показало, что многие аллели, связанные с недавним положительным отбором, уже были на современных частотах в европейских популяциях ~ 1500 лет назад.