Forskare kunde en gång rekonstruera mänsklighetens avlägsna förflutna endast från det stumma vittnesbördet från gamla bosättningar, ben, och artefakter.

Inte längre. Nu finns det ett kraftfullt nytt tillvägagångssätt för att belysa världen innan den skriftliga historiens gryning - läsa den faktiska genetiska koden för våra gamla förfäder. Två artiklar publicerade i tidningen Natur den 21 februari, 2018, mer än dubbelt så många gamla människor vars DNA har analyserats och publicerats till 1, 336 individer - en ökning från bara 10 år 2014.

Den nya översvämningen av genetisk information representerar en "vuxen ålder" för det framväxande fältet av forntida DNA, säger huvudförfattaren David Reich, en Howard Hughes Medical Institute -utredare vid Harvard Medical School - och det uppmuntrar omhuldad arkeologisk ortodoxi. "När vi tittar på data, vi ser överraskningar igen och igen och igen, säger Reich.

Tillsammans med hans labbs tidigare arbete och andra pionjärer inom forntida DNA, budskapet i den stora bilden är att våra förhistoriska förfäder inte var så hemma som man en gång trodde. "Det var en uppfattning att migration är en mycket sällsynt process i mänsklig evolution, "Reich förklarar. Inte så, säger det gamla DNA:t. Faktiskt, Reich säger, "ortodoxin-antagandet att dagens människor direkt härstammar från de människor som alltid bodde i samma område-är fel nästan överallt."

Istället, "uppfattningen som växer fram - för vilken David är en vältalig förespråkare - är att mänskliga befolkningar rör sig och blandas hela tiden, "säger John Novembre, en beräkningsbiolog vid University of Chicago.

Stonehenges byggare försvinner i stort

I en av de nya tidningarna, Reich och en gjutning av dussintals medarbetare kartlägger spridningen av en gammal kultur som är känd genom dess stiliserade klockformade krukor, det så kallade Bell Beaker-fenomenet. Denna kultur spred sig först mellan Iberia och Centraleuropa från cirka 4, 700 år sedan. Genom att analysera DNA från flera hundra prover av mänskliga ben, Reichs team visar att endast idéerna - inte människorna som skapade dem - gjorde inledningen. Det beror på att generna i den iberiska befolkningen skiljer sig från de hos centraleuropéerna som antog de karakteristiska krukorna och andra artefakter.

Men historien förändras när Bell Beaker -kulturen expanderade till Storbritannien efter 4, 500 år sedan. Sedan, den fördes av migranter som nästan helt ersatte öns befintliga invånare - de mystiska människorna som hade byggt Stonehenge - inom några hundra år. "Det var en plötslig förändring i befolkningen i Storbritannien, "säger Reich." Det var en nästan komplett ersättare. "

För arkeologer, dessa och andra fynd från studien av forntida DNA är "absolut slags sinnesblåsande, "säger arkeologen Barry Cunliffe, emeritusprofessor vid University of Oxford. "De kommer att göra människor upprörda, men det är en del av spänningen i det. "

Stor migration från stäppen

Tänk på den oväntade rörelsen för människor som ursprungligen bodde på stepparna i Centralasien, norr om Svarta och Kaspiska havet. Cirka 5, 300 år sedan, de lokala jägar-samlarkulturerna ersattes på många ställen med nomadiska herdar, kallade Yamnaya, som kunde expandera snabbt genom att utnyttja hästar och den nya uppfinningen av vagnen, och som lämnade efter sig stora, rika gravplatser.

Arkeologer har länge vetat att en del av den teknik som Yamnaya använde senare spred sig till Europa. Men den häpnadsväckande uppenbarelsen från det gamla DNA:t var att människorna rörde sig, också - ända till Europas Atlantkust i väster till Mongoliet i öster och Indien i söder. Denna stora migration hjälper till att förklara spridningen av indoeuropeiska språk. Och det ersatte de lokala jägare-samlargenerna i Europa avsevärt med den outplånliga stämpeln av stäpp-DNA, som hände i Storbritannien med Bell Beaker -folkets migration till ön.

"Hela detta fenomen med stäppexpansionen är ett fantastiskt exempel på vad forntida DNA kan visa, "säger Reich. Och, tillägger Cunliffe, "ingen, inte ens arkeologer i sina vildaste drömmar, hade väntat sig ett så högt stäpp genetiskt innehåll i befolkningarna i norra Europa under det tredje årtusendet f.Kr. "

Detta uråldriga DNA-fynd förklarar också det "konstiga resultatet" av en genetisk koppling som hade antytts i genomerna för moderna européer och indianer, tillägger Chicagos Novembre. Länken är bevis från människor som bodde i Sibirien 24, För 000 år sedan, vars talande DNA finns både hos indianer, och i Yamnaya -stäpppopulationerna och deras europeiska ättlingar.

Ny insikt från sydöstra Europa

Reichs andra nya Natur papper, om sydöstra Europas genomiska historia, avslöjar ytterligare migration när jordbruket sprids över Europa, baserat på data från 255 individer som bodde mellan 14, 000 och 2, 500 år sedan. Det lägger också till en fascinerande ny nugget - det första övertygande beviset på att den genetiska blandningen av befolkningar i Europa var partisk mot ett kön.

Jägare-samlargener kvar i nordeuropéerna efter tillströmningen av migrerande bönder kom mer från män än kvinnor, Reichs team hittade. "Arkeologiska bevis visar att när bönder först spred sig till norra Europa, de stannade vid en breddgrad där deras grödor inte växte bra, "säger han." Som ett resultat, det fanns ihållande gränser mellan bönderna och jägarna i ett par tusen år. "Detta gav jägare och bönder lång tid att interagera. Enligt Reich, ett spekulativt scenario är att under denna långa, utdragen interaktion, det fanns en social eller maktdynamik där bondekvinnor tenderade att integreras i jägarsamlare.

Än så länge är det bara en gissning men det faktum att gammalt DNA ger ledtrådar om de olika sociala rollerna och ödena för män och kvinnor i det gamla samhället "är ett annat sätt, Jag tror, att dessa uppgifter är så extraordinära, säger Reich.

Avancerade maskiner

Dessa vetenskapliga språng framåt har drivits av tre viktiga utvecklingar. En är den dramatiska kostnadsminskningen (och hastighetsökningen) i gensekvensering som möjliggjorts av avancerade maskiner från Illumina och andra företag. Den andra är en upptäckt i spetsen av Ron Pinhasi, en arkeolog vid University College Dublin. Hans grupp visade att petrousbenet, som innehåller det lilla inre örat, har 100 gånger mer DNA än andra gamla mänskliga rester, erbjuder en enorm ökning av mängden genetiskt material som är tillgängligt för analys. Den tredje är en metod implementerad av Reich för att läsa de genetiska koderna för 1,2 miljoner noggrant utvalda variabla delar av DNA (känd som enkla nukleotidpolymorfismer) snarare än att behöva sekvensera hela genomer. Det påskyndar analysen och minskar kostnaden ytterligare.

Det nya fältet slog till när Svante Pääbo från Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology, arbeta med Reich och många andra kollegor, använde gammalt DNA för att bevisa att neandertalare och människor blandade sig. Sedan dess, antalet forntida människor vars DNA -rik har analyserat har ökat exponentiellt. Hans laboratorium har genererat cirka tre fjärdedelar av världens publicerade data och, inkluderade opublicerade data, har nu nått 3, 700 genomer. "Varje gång vi hoppar en storleksordning i antalet individer, vi kan svara på frågor som vi inte ens kunde ha ställt tidigare, säger Reich.

Nu, med hundratusentals gamla skelett (och deras petrousben) som fortfarande ska analyseras, området för forntida DNA är redo att både fästa aktuella frågor och ta itu med nya. Till exempel, Reichs team arbetar med Cunliffe och andra för att studera mer än 1, 000 prover från Storbritannien för att mer exakt mäta ersättningen av öns befintliga genpool med det stäpprelaterade DNA från Bell Beaker-folket. "De bevis vi har för en 90 procent ersättare är mycket, mycket suggestivt, men vi måste testa det lite mer för att se hur mycket av befolkningen före bägaren som verkligen överlevde, "förklarar Cunliffe.

Bortom det, uråldrigt DNA erbjuder löfte att studera inte bara rörelserna från våra avlägsna förfäder, men också utvecklingen av egenskaper och mottaglighet för sjukdomar. "Detta är ett nytt vetenskapligt instrument som, som mikroskopet när det uppfanns på 1600 -talet, gör det möjligt att studera aspekter av biologi som helt enkelt inte var möjligt att undersöka tidigare, "förklarar Reich. I ett exempel, forskare vid Köpenhamns universitet hittade DNA från pest i stäpppopulationerna. Om grupperna som migrerade till Storbritannien efter 4, För 500 år sedan tog jag med sig sjukdomen, det kan hjälpa till att förklara varför den befintliga befolkningen krympt så snabbt.

Med möjligheten att många sådana upptäckter fortfarande väntar, "Det är en mycket spännande tid, "säger Cunliffe." Forntida DNA kommer att återuppliva arkeologin på ett sätt som få av oss kunde ha gissat för tio år sedan. "