Historien om Karibiens ursprungliga öbor kommer i skarpare fokus i en ny Natur studie som kombinerar årtionden av arkeologiskt arbete med framsteg inom genteknologi.

Ett internationellt team under ledning av Harvard Medical Schools David Reich analyserade genomet från 263 individer i den hittills största studien av forntida mänskligt DNA i Amerika. Genetiken spårar två stora migrationsvågor i Karibien av två distinkta grupper, tusentals år ifrån varandra, avslöjar en skärgård bosatt av mycket rörliga människor, med avlägsna släktingar som ofta bor på olika öar.

Reichs labb utvecklade också en ny genetisk teknik för att uppskatta tidigare populationsstorlek, att visa antalet människor som bodde i Karibien när européer anlände var mycket mindre än man tidigare trott – troligen i tiotusentals, snarare än den miljon eller mer som rapporterats av Columbus och hans efterträdare.

För arkeologen William Keegan, vars arbete i Karibien sträcker sig över mer än 40 år, forntida DNA erbjuder ett kraftfullt nytt verktyg för att hjälpa till att lösa långvariga debatter, bekräfta hypoteser och belys återstående mysterier.

Detta "flyttar vår förståelse av Karibien framåt dramatiskt i ett slag, sa Keegan, curator vid Florida Museum of Natural History och medförfattare till studien. "De metoder som Davids team utvecklade hjälpte till att ta itu med frågor som jag inte ens visste att vi kunde ta itu med."

Arkeologer förlitar sig ofta på resterna av hemlivet - keramik, verktyg, kasserade ben och skal – för att pussla ihop det förflutna. Nu, tekniska genombrott i studiet av forntida DNA kastar nytt ljus över djurs och människors rörelser, särskilt i Karibien där varje ö kan vara ett unikt mikrokosmos av liv.

Medan värmen och fuktigheten i tropikerna snabbt kan bryta ner organiskt material, människokroppen innehåller en låslåda av genetiskt material:en liten, ovanligt tät del av benet som skyddar innerörat. I första hand använder denna struktur, forskare extraherade och analyserade DNA från 174 personer som bodde i Karibien och Venezuela mellan 400 och 3, 100 år sedan, kombinerar data med 89 tidigare sekvenserade individer.

Laget, som inkluderar karibiskt baserade forskare, fått tillstånd att utföra den genetiska analysen från lokala myndigheter och kulturinstitutioner som fungerade som vårdare för de mänskliga kvarlevorna. Författarna engagerade också representanter för karibiska ursprungsbefolkningar i en diskussion om deras resultat.

De genetiska bevisen ger nya insikter om människorna i Karibien. Öarnas första invånare, en grupp av stenverktygsanvändare, båt till Kuba cirka 6, 000 år sedan, expanderar gradvis österut till andra öar under regionens arkaiska tidsålder. Var de kom ifrån är fortfarande oklart – medan de är närmare släkt med central- och sydamerikaner än med nordamerikaner, deras genetik matchar inte någon speciell inhemsk grupp. Dock, liknande artefakter som finns i Belize och Kuba kan tyda på ett centralamerikanskt ursprung, sa Keegan.

Cirka 2, 500-3, 000 år sedan, bönder och krukmakare släkt med Arawak-talarna i nordöstra Sydamerika etablerade en andra väg in i Karibien. Använd fingrarna i Sydamerikas Orinoco River Basin som motorvägar, de reste från inlandet till Venezuelas kust och trängde sig norrut in i Karibiska havet, bosätta Puerto Rico och så småningom flytta västerut. Deras ankomst inledde regionens keramiska tidsålder, präglat av jordbruk och den utbredda produktionen och användningen av keramik.

Över tid, nästan alla genetiska spår av människor från arkaisk ålder försvann, med undantag för en uthållig gemenskap i västra Kuba som fortsatte så sent som den europeiska ankomsten. Ingifte mellan de två grupperna var sällsynt, med endast tre individer i studien som visar blandade härkomster.

Många nuvarande kubaner, Dominikaner och Puerto Ricans är ättlingar till människor från keramikåldern, såväl som europeiska invandrare och förslavade afrikaner. Men forskare noterade endast marginella bevis på arkaisk ålders härkomst hos moderna individer.

"Det är ett stort mysterium, " sa Keegan. "För Kuba, det är särskilt märkligt att vi inte ser fler arkaiska anor."

Under den keramiska tidsåldern, Karibisk keramik genomgick minst fem markerade stilskiften över 2, 000 år. Utsmyckad röd keramik dekorerad med vitmålade mönster gav plats för enkla, gulfärgade kärl, medan andra krukor var punkterade med små prickar och snitt eller bar skulpterade djuransikten som troligen fungerade som handtag. Vissa arkeologer pekade på dessa övergångar som bevis för nya migrationer till öarna. Men DNA berättar en annan historia, vilket tyder på att alla stilar utvecklades av ättlingar till människorna som anlände till Karibien 2, 500-3, 000 år sedan, även om de kan ha interagerat med och hämtat inspiration från utomstående.

"Det var en fråga som vi kanske inte visste att vi skulle ställa om vi inte hade haft en arkeologisk expert i vårt team, " sa den första författaren Kendra Sirak, en postdoktor i Reich Lab. "Vi dokumenterar denna anmärkningsvärda genetiska kontinuitet över förändringar i keramisk stil. Vi pratar om" krukor vs. människor, ' och såvitt vi vet, det är bara krukor."

Att lyfta fram regionens sammanlänkning, en studie av manliga X-kromosomer avslöjade 19 par av "genetiska kusiner" som lever på olika öar – människor som delar samma mängd DNA som biologiska kusiner men som kan separeras i generationer. I det mest slående exemplet, en man begravdes på Bahamas medan hans släkting lades till vila cirka 600 mil bort i Dominikanska republiken.

"Att visa relationer över olika öar är verkligen ett fantastiskt steg framåt, sa Keegan, som tillade att skiftande vindar och strömmar kan göra passagen mellan öarna svår. "Jag blev verkligen förvånad över att se dessa kusinpar mellan öar."

Att avslöja en så hög andel genetiska kusiner i ett urval på färre än 100 män är en annan indikator på att regionens totala befolkningsstorlek var liten, sa Reich, professor i genetik vid Blavatnik Institute vid HMS och professor i mänsklig evolutionsbiologi vid Harvard.

"När du provar två moderna individer, du upptäcker inte ofta att de är nära släktingar, " sa han. "Här, vi hittar släktingar överallt."

En teknik utvecklad av studiens medförfattare Harald Ringbauer, en postdoktor i Reich Lab, använde delade segment av DNA för att uppskatta tidigare populationsstorlek, en metod som också skulle kunna tillämpas på framtida studier av forntida människor. Ringbauers teknik visade cirka 10, 000 till 50, 000 människor bodde på två av Karibiens största öar, Hispaniola och Puerto Rico, strax före Europas ankomst. Detta är långt ifrån de miljoner invånare som Columbus beskrev för sina beskyddare, sannolikt kommer att imponera på dem, sa Keegan.

Senare, 1500-talshistorikern Bartolomé de las Casas hävdade att regionen hade varit hem för 3 miljoner människor innan den decimerades av europeisk förslavning och sjukdom. Medan detta, för, var en överdrift, antalet människor som dog till följd av koloniseringen är fortfarande en grymhet, sa Reich.

"Detta var ett systematiskt program för kulturell radering. Det faktum att antalet inte var 1 miljon eller miljoner människor, utan snarare tiotusentals, gör inte den raderingen mindre betydelsefull, " han sa.

För Keegan, Att samarbeta med genetiker gav honom förmågan att bevisa vissa hypoteser som han argumenterat för i flera år – samtidigt som andra upphävdes.

"Vid denna punkt, Jag bryr mig inte om jag har fel eller rätt, " sa han. "Det är bara spännande att ha en fastare grund för att omvärdera hur vi ser på det förflutna i Karibien. En av de viktigaste resultaten av denna studie är att den visar hur viktig kultur är för att förstå mänskliga samhällen. Gener kan vara diskreta, mätbara enheter, men det mänskliga genomet är kulturellt skapat."