Den största studien hittills av forntida DNA från den iberiska halvön (dagens Portugal och Spanien) ger nya insikter om populationerna som levt i denna region under de senaste 8, 000 år. Den mest häpnadsväckande upptäckten tyder på att lokala Y-kromosomer nästan helt ersattes under bronsåldern.

Från och med 2500 f.Kr. och fortsätter i cirka 500 år, analyserna visar, tumultartade sociala händelser utspelade sig som omformade iberians faderliga anor som fortsätter till idag.

"Detta är ett av de starkaste bevisen i forntida DNA-forskning om sexbias under den förhistoriska perioden, sa Iñigo Olalde, en postdoktor i David Reichs labb vid Harvard Medical School och första författare till studien.

Arbetet, publicerad i Vetenskap 15 mars av ett internationellt team på 111 personer ledd av forskare vid Harvard Medical School och Institute of Evolutionary Biology i Barcelona, Spanien, beskriver också genetisk variation bland forntida jägare-samlare, dokumenterar sammanblandning av forntida iberier med människor från Nordafrika och Medelhavet, och ger en ytterligare förklaring till varför dagens basker, som har ett så särpräglat språk och kultur, skiljer sig också från andra iberier.

Några av fynden stödjer eller klargör vad som är känt om Iberias historia och förhistoria, medan andra utmanar dem.

"Det är fantastiskt hur tekniken för forntida DNA, i kombination med information från arkeologi, antropologi, lingvistik och studier av historiska dokument, kan väcka det förflutna till liv, sade Reich, professor i genetik vid HMS Blavatnik Institute, en utredare vid Howard Hughes Medical Institute och medförfattare till studien.

Teamet analyserade genom från 403 forntida iberier som levde mellan cirka 6000 f.Kr. och 1600 e.Kr., 975 forntida människor utanför Iberien och cirka 2, 900 nutida människor.

271 av de gamla iberiska genomen hade inte publicerats tidigare. Nästan två tredjedelar kom från skelett som inte var äldre än 2000 f.Kr. öka med 25 gånger antalet allmänt tillgängliga genom från denna relativt nyliga period.

Fadersfigurer

Så långt tillbaka som 2500 f.Kr. fann forskarna, Iberier började leva tillsammans med människor som flyttade in från Centraleuropa och hade nya genetiska anor från den ryska stäppen. Inom några hundra år, analyser visade, de två grupperna hade omfattande korsningar.

Till exempel, på en plats från bronsåldern känd som Castillejo de Bonete i Spanien där en kvinna och man hittades begravda sida vid sida, analyser visade att kvinnans härkomst var helt lokal, medan mannen hade mycket nya förfäder från centraleuropa.

Till forskarnas förvåning, män och kvinnor från de två grupperna bidrog med slående ojämlika proportioner av DNA till efterföljande generationer.

Innan centraleuropéerna flyttade in, Iberier hade inga detekterbara nya anor från utanför den iberiska halvön. Efter 2000 f.Kr. 40 procent av iberernas totala förfäder och 100 procent av deras patrilineära förfäder – det vill säga, deras far och deras fars far och så vidare — kunde spåras till de inkommande grupperna från centraleuropa.

"Resultaten var häpnadsväckande, sa Carles Lalueza-Fox, huvudforskare för Paleogenomics Lab vid Institutet för evolutionsbiologi och medförfattare till studien. "Data antyder att det fanns en stor genetisk förändring som inte är uppenbar från det arkeologiska arkivet."

Vad som kunde ha orsakat en så dramatisk omsättning är ännu inte klart.

"Det skulle vara ett misstag att dra slutsatsen att iberiska män dödades eller tvångsförflyttades, sa Olalde, "eftersom det arkeologiska arkivet inte ger några tydliga bevis på en explosion av våld under denna period."

En alternativ möjlighet är att lokala iberiska kvinnor föredrog de centraleuropeiska nykomlingarna i ett sammanhang av "stark social stratifiering, " sa Lalueza-Fox.

Genetisk data ensam kommer inte att avslöja hela historien, framhåller forskarna.

"Andra områden som arkeologi och antropologi måste tas till användning för att få insikt i vad som formade dessa genetiska mönster, sa Reich.

"Vår studie erbjuder en förändring i perspektiv och inbjuder människor att titta på det arkeologiska arkivet igen med andra ögon, " sa Lalueza-Fox.

Att analysera ytterligare prover från denna tidsperiod - forskarna hade cirka 60 - skulle kunna ge mer detaljer om den genetiska omsättningen eller avslöja att Y-kromosomerna skiftade mindre i vissa populationer eller regioner i Iberia än andra.

Allteftersom århundradena gick, faderns anor fortsatte att utvecklas, laget hittade. Fortfarande, de flesta nutida iberiska män kan spåra sina faderliga anor till dessa nykomlingar från bronsåldern.

En bit av tiden

Grupper av jägare-samlare utspridda över Iberia hade markant olika genetiska sammansättningar från varandra under den mesolitiska eran, från omkring 8000 f.Kr. till 5500 f.Kr., vilket tyder på att nya grupper av jägare-samlare migrerade till Iberien och förvandlade lokalbefolkningen innan bönder anlände med sina egna distinkta härkomster från Anatolien (dagens Turkiet). En oberoende studie av iberiska jägare-samlare, publicerad i Aktuell biologi samma dag som Vetenskap papper, kommer till liknande slutsatser.

En person begravd i Iberia mellan 2400 f.Kr. och 2000 f.Kr. hade helt nordafrikanska anor, och en andra person som levde mellan 2000 f.Kr. och 1600 f.Kr. hade en morförälder med nordafrikanska anor. Forskare har känt till att de två regionerna ägnade sig åt handel vid den tiden; den nya studien bekräftar att människor också flyttade från Afrika till Europa.

Prover från järnåldersmänniskor som levde omkring 900 f.Kr. till 19 f.Kr. i områden där mycket olika språk talades hade alla betydande anor från den ryska stäppen. Detta tyder på att tillströmning av människor inte alltid utlöste språkliga förändringar, särskilt antagandet av indoeuropeiska språk, sade studieförfattarna.

Nutida basker liknar genetiskt järnåldersmänniskor över hela den iberiska halvön, vilket ledde till att forskarna antog att baskiska härkomster och språk förblev relativt intakta under de mellanliggande årtusendena medan andra grupper runt dem blandade sig och förändrades mer signifikant.

Nordafrikansk härkomst var mer utbredd i Iberien under den romerska perioden (omkring 20 f.Kr. till 400 e.Kr.) än vad man tidigare uppskattat, speciellt i söder. De genetiska influenserna inträffade långt innan grupper från Nordafrika erövrade Iberia under 800-talet e.Kr.

Dessa och andra insikter möjliggjordes av en exceptionellt robust samling av prover under en lång tidsperiod från en relativt liten region, sa Reich.

"Utöver de insikter som denna studie ger om själva Iberias historia, den belyser potentialen för framtida studier som fokuserar på förändringar i anor över tid med hjälp av stora urvalsstorlekar i relativt små regioner i världen, " han sa.

Historisk möjlighet

Mycket av den nya studien tog upp den historiska eran, betyder den period under vilken skriftliga handlingar finns. De flesta andra forntida DNA-forskningar har fokuserat på förhistoriska perioder.

"När jag var ett barn, Jag brukade läsa gamla historieböcker om Iberia som fanns hemma, " sa Lalueza-Fox. "De började i huvudsak med järnålderns iberier (Íberos), sedan punikerna, grekerna, den romerska erövringen, barbarernas invasion, den muslimska invasionen, återerövringen och så vidare. Jag har alltid undrat vilka dessa människor egentligen var, vilket spår de lämnade hos moderna människor och vad alla dessa rörelser betydde i antal.

"Nu, för första gången, vi kan studera resterna av sådana människor genetiskt och att integrera genetiken inte bara med arkeologi och antropologi utan också med historiska berättelser, " han sa.

Forntida DNA-studier "slutar ofta i luften, "stoppa för många årtusenden sedan, sa Reich. Den nya studien representerar ett försök att överbrygga klyftan så att genetik "så småningom kan koppla det avlägsna förflutna hela vägen igenom till människor som lever idag, " sa Lalueza-Fox.