genoma

May 21, 2023

Biología de las comunicaciones volumen 6, Número de artículo: 319 (2023) Citar este artículo

9271 Accesos

66 Altmetric

Detalles de métricas

A pesar de la localización del sur del Cáucaso en las afueras de la Media Luna Fértil, el proceso de neolitización comenzó allí solo a principios del sexto milenio con la cultura Shomutepe-Shulaveri de orígenes aún no claros. Presentamos aquí datos genómicos de tres nuevos individuos de Mentesh Tepe en Azerbaiyán, que se remontan a los comienzos de la cultura Shomutepe-Shulaveri. Constatamos que dos menores, enterrados abrazados, eran hermanos. Mostramos que la población neolítica de Mentesh Tepe es el producto de un flujo de genes reciente entre la población relacionada con agricultores de Anatolia y la población del Cáucaso/Irán, lo que demuestra que la mezcla de población fue el núcleo del desarrollo de la agricultura en el sur del Cáucaso. Al comparar individuos de la Edad del Bronce del sur del Cáucaso con individuos del Neolítico de la misma región, incluido Mentesh Tepe, evidenciamos que los flujos de genes entre las poblaciones de la estepa póntica y los grupos relacionados con Mentesh Tepe contribuyeron a la composición de la Edad del Bronce tardío y las poblaciones caucásicas modernas. Nuestros resultados muestran que la alta diversidad cultural durante el Neolítico del sur del Cáucaso merece un análisis genético detallado.

En el Cercano Oriente, la forma de vida neolítica surgió entre el 9000 y el 7000 a. Se han identificado varios focos de neolitización, como el Levante o el sur de China, desde los cuales el modo de vida agropastoral se difundió a otras regiones. Los mecanismos de esta difusión han atraído una gran atención durante las últimas décadas. En algunos lugares, el Neolítico ganó terreno a través de la aculturación de los cazadores-recolectores locales (por ejemplo, en Anatolia o Irán);1 pero en la mayoría de las regiones (Europa, Sudeste Asiático), las poblaciones de agricultores se extendieron y se produjeron procesos de asimilación con un grado de mezcla (para una revisión, ver ref. 2).

El mecanismo de neolitización en el sur del Cáucaso, una región ubicada entre los mares Negro y Caspio en la ladera sur de las montañas del Gran Cáucaso, sigue siendo poco conocido. Se conocen sitios mesolíticos en la cueva Damjili, unidad 5 (Azerbaiyán occidental)3, el refugio rocoso Kmlo-2 (Armenia occidental) y la cueva Kotias Klde (Georgia occidental). Los análisis paleogenéticos de los huesos humanos excavados en la cueva de Kotias Klde mostraron una continuidad genética con los sitios anteriores del Paleolítico superior (posterior al Último Máximo Glacial/LGM)4 pero una discontinuidad con los individuos anteriores al LGM5. Su ascendencia genética comparte, en cierta medida, un origen común con las antiguas poblaciones iraníes6 y difiere de la de los grupos cazadores-recolectores de Anatolia y Levante1,7, demostrando una alta diferenciación genética en esta época entre poblaciones geográficamente cercanas8.

Los primeros asentamientos atribuidos al período Neolítico Temprano pertenecen a una cultura acerámica, evidenciada en varios lugares en Georgia Central, como en Nagutni, en Georgia Occidental, como en Paluri9 y en Azerbaiyán Occidental en la Cueva Damjili, unidad 43. Sin embargo, evidencia de agricultura y el pastoreo sigue siendo escaso, lo que sugiere que estos sitios representan una fase de transición entre el Mesolítico y el Neolítico.

En este contexto, la cultura Shomutepe-Shulaveri (SSC) es la cultura del Cáucaso más antigua con un paquete neolítico completo9,10,11. Encontrado en varios grupos de asentamientos en las estribaciones del norte del Cáucaso menor, el SSC se caracteriza por casas circulares de adobe, animales domésticos y cereales, cerámica hecha a mano, a veces con decoración incisa y en relieve, e industrias de obsidiana y hueso. Variantes, como la cultura Aratashen/Aknashen9,12 (Llanura de Ararat) y otras culturas neolíticas contemporáneas como la Cultura Kültepe13 (región de Nakhchivan) también se encuentran en el sur del Cáucaso. La cultura ligeramente posterior de Kamiltepe (cultura de la estepa Mil), que probablemente incluye el sitio de Polutepe, se diferencia por su arquitectura, el uso de herramientas de pedernal en lugar de obsidiana y patrones pintados en cerámica que están más bien relacionados con el norte de Irán y los Zagros14,15. .

Los orígenes de la SSC todavía se discuten10,11. Debido a la rápida transición de la etapa acerámica a la SSC, la continuidad de la población durante el proceso de neolitización es posible3,12. Sin embargo, varias características culturales y biológicas no son locales. Los animales domésticos, como vacas, cerdos o cabras, son originarios de Anatolia oriental y de las montañas de Zagros16,17,18. De manera similar, el trigo glume y la cebada recuperados en los sitios SSC han sido domesticados en otras partes del Medio Oriente19, incluso si los ancestros del trigo desnudo Aegilops tauschii se encuentran en el Cáucaso y pueden haber sido locales20. La cultura material y la arquitectura evidencian transferencias técnicas con regiones vecinas como el sur de Anatolia, la cultura prehalafiana y halafiense del norte de Mesopotamia y Zagros11,21. En conjunto, estos datos sugieren una fuerte conexión cultural, y tal vez un grado de mezcla, con otros grupos del Creciente Fértil. De hecho, los datos de todo el genoma de un individuo procedente de la misma fosa común en Mentesh Tepe que las muestras que analizamos aquí, y confirmados por los de otros individuos de Polutepe en la estepa de Mughan o de Aknashen y Masis Blur en Armenia22 ya mostraban que Los grupos del sur del Cáucaso son parte de una línea que conectaba las poblaciones de Anatolia oriental y Zagros y evidencia un flujo de genes que comenzó alrededor de 6500 años antes de Cristo23.

Uno de los sitios más antiguos del SSC, Mentesh Tepe, está ubicado en el distrito de Tovuz, en el oeste de Azerbaiyán, y fue excavado entre 2007 y 2015 (Fig. 1a). Se revelaron varias ocupaciones, la más antigua se remonta al período Neolítico SSC24,25. En este momento, el conjunto botánico está dominado por cereales, especialmente cebada, trigo desnudo y emmer26, una asociación común durante el Neolítico del Sur del Cáucaso. Los restos de animales consisten en gran parte en animales domésticos (ovicaprinos, bovinos, porcinos, perros), y los animales salvajes son raros27. La dieta de los individuos neolíticos de Mentesh Tepe se basaba principalmente en plantas C3, como trigo, cebada y lentejas, con alguna evidencia de peces de agua dulce; el consumo de proteínas animales varía entre los individuos28. La cerámica difiere de los sitios SSC clásicos por ser de temple vegetal, una característica compartida con Kamiltepe o la primera ocupación del sitio Nakhchivan de Kültepe29. Como se observa en muchos sitios SSC, las casas son circulares y están hechas de adobe, con o sin adición de paja u otro material orgánico21. Se representan dos fases de ocupación del SSC, separadas en algunos lugares por una espesa capa de cenizas.

a Localización de Mentesh Tepe y otros lugares neolíticos y protohistóricos que proporcionaron genomas antiguos. Mosaicos de mapas de Stamen Design, bajo CC BY 3.0. Datos por OpenStreetMap, bajo ODbL. b Estructura 342 y localización de cada individuo. c Fotografía de MT23 y MT26 (crédito L. Pecqueur).

En un contexto donde los enterramientos neolíticos son raros, Mentesh Tepe es excepcional por el hallazgo de un entierro colectivo que contiene alrededor de 30 individuos (Fig. 1b), lo que se asocia con el final de la primera fase de frecuentación del sitio. El análisis arqueoantropológico ha demostrado que se trata de un gesto funerario complejo con depósitos mayoritariamente simultáneos y, en cambio, algunos depósitos sucesivos que permitían manipulaciones sobre cuerpos no completamente descompuestos30. El número de individuos en el entierro, así como su sesgo de sexo y edad, sugieren un evento dramático como una epidemia, una hambruna o un episodio repentino, pero no se ha evidenciado ningún rastro de violencia en los huesos.

No hay una orientación o posición específica de los cadáveres, pero son visibles algunos arreglos intencionales. La más llamativa está formada por dos juveniles que se abrazan (Fig. 1c). Tal disposición es rara, pero se han encontrado otros ejemplos en el Neolítico y la Protohistoria, como en Diyarbakir (Turquía, 6100 a. C.) o Valdaro (Italia, 3000 a. C.). Los entierros dobles a menudo se consideran el abrazo de un amante, pero los argumentos a favor de esta explicación suelen ser esquivos31.

Para comprender mejor el origen de la población Shomu-Shulaveri y la estructuración de esta comunidad, realizamos estudios paleogenéticos de algunos de los individuos encontrados en el entierro colectivo. Los datos genéticos obtenidos se comparan luego con los de otro individuo de la estructura ya publicada y con los genomas contemporáneos del sudoeste asiático.

De los 30 individuos de la Estructura 342 del sitio, tomamos muestras de 23 huesos petrosos, pero solo pudimos obtener datos de todo el genoma para una hembra (Individuo 7, más tarde llamado MT7) y dos machos (Individuo 23 e Individuo 26, MT23 y MT26, respectivamente). ), con una cobertura que va de 0,1 a 0,3X, varios SNP alcanzan los 1240k de 61 151 a 205 055 y daños en el ADN antiguo (Fig. 1 complementaria). Para otros cuatro individuos, la secuenciación superficial y la estimación de Rx y Ry solo permitieron determinar el sexo biológico (Datos complementarios 1): dos eran machos y dos eran hembras. No hay discrepancia en comparación con las determinaciones de sexo ya publicadas realizadas a partir de la medición pélvica de adultos30, pero los datos genéticos permitieron una determinación sólida del sexo de algunos juveniles.

Fusionamos nuestros datos de todo el genoma con el conjunto de datos de Human Origins (conjunto de datos HO) 1, así como con 3529 genomas antiguos publicados previamente no relacionados (Datos complementarios 2). Para descifrar las relaciones genéticas entre los nuevos individuos de Mentesh Tepe y otras poblaciones antiguas del Cáucaso, Anatolia, Oriente Próximo y Oriente Medio, realizamos: (1) un PCA32 en el conjunto de datos moderno en el que se han proyectado los genomas antiguos y (2) un análisis ADMIXTURE33 no supervisado con el HO y el conjunto de datos antiguo (Fig. 2a, b, Fig. 2 complementaria). El PCA muestra que los individuos de Mentesh se superponen con algunos otros individuos neolíticos o calcolíticos previamente publicados del sur del Cáucaso22,23, pero el individuo de Aknashen se encuentra un poco más cerca de CHG que el grupo neolítico principal (Fig. 2a), y se encuentra en un punto intermedio entre el grupo neolítico de Irán y el grupo de granjeros neolíticos de Anatolia. El análisis MEZCLA sugiere que los individuos Mentesh tienen tres componentes principales: es decir, ca. 30% Irán neolítico (Iran_N; verde), 15% Neolítico de Levante (PPN; rosa pálido) y 55% componentes azul y rosa compartidos con poblaciones neolíticas de Anatolia o Europa (Fig. 2b). Ambos análisis muestran que los nuevos individuos de Mentesh Tepe presentan un perfil similar al ya publicado del individuo MTT001 (a pesar de una estrategia de secuenciación diferente) y de otros sitios del Neolítico (Polutepe, Azerbaijan, Masis Blur y Aknashen, Armenia) o Calcolítico (Alkhantepe, Azerbaijan) en el sur del Cáucaso sin verdaderas variaciones significativas en el porcentaje (prueba de Kruskal-Wallis, valor de p = 0,25), aunque el individuo de Aknashen tiene el porcentaje más alto de IranN/CHG. También son muy similares a las poblaciones calcolíticas y de la Edad del Bronce de Anatolia de Arslantepe y con otras poblaciones calcolíticas y de la Edad del Bronce de Anatolia, pero están bastante distantes de los individuos de Tell Kurdu de Anatolia del Neolítico tardío (cinco individuos identificados como Tell_Kurdu_EC por la publicación original, a los que nos referimos como TellKurdu_LN) que en cambio se agrupa con las poblaciones neolíticas de Anatolia. Debido a la falta de datos genómicos del sureste de Mesopotamia, solo se pudo considerar la ascendencia de los grupos que vivieron en el noreste de Mesopotamia durante el período PPN y la Edad del Bronce Final. Observamos que la población del sur del Cáucaso muestra un perfil diferente al del PPN mesopotámico, ya que tiene más afinidad por Anatolia, pero que presenta un perfil similar al individuo LBA del noreste de Mesopotamia (Nemrik9_LBA).

un Análisis de componentes principales calculado sobre 1390 individuos actuales publicados (en gris) con individuos antiguos proyectados en él. Las nuevas muestras de Mentesh Tepe se indican mediante círculos rosa oscuro rellenos y están etiquetadas. El panel de zoom permite etiquetar todos los individuos del Neolítico del Cáucaso. b Análisis de MEZCLA no supervisado, K = 9 para una selección de poblaciones antiguas. Los individuos de Mentesh Tepe se parecen a otros individuos del Neolítico y Calcolítico del sur del Cáucaso (tierras bajas_N y LateC). CHG, cazador-recolector del Cáucaso; Meso, Mesolítico; Levante_EP, Levante Epipaleolítico; C o Chalco, Calcolítico; EN, Neolítico Temprano; Neo, Neolítico; BA, Edad del Bronce. c Estadísticas D D (Mbuti, Y; Z, Mentesh Tepe). La estadística D prueba si Z (o Mentesh Tepe) tiene un exceso de afinidad con Y y se vuelve negativo (o positivo). Los valores que se desvían de 0 por el error estándar (SE) de ±2, que se muestra en las barras de error, se representan con un círculo relleno. d Proporciones de ascendencia del grupo Neolítico en autosomas calculadas con qpAdm. Las proporciones de ascendencia se trazan con barras de error que representan ±1 SE. POT = Polutepe, MB = Masis Blur, Akn = Aknashen.

Para probar formalmente la afinidad genética con poblaciones anteriores en Eurasia occidental observada en el PCA en nuestras muestras, realizamos estadísticas D de la forma D (Mbuti, Y; Z, MT). La estadística se desvía significativamente de cero si el par de grupos de Anatolia/Caucásica/Mesopotamia (Z) y Mentesh (MT) no tienen la misma relación genética con las poblaciones de Europa Occidental (Y). Confirmamos que las nuevas muestras de Mentesh son muy similares a MTT001 ya que casi ninguna estadística D de la forma D (Mbuti, Z; MTT001, MT23/MT7/MT26) se desvía significativamente de 0, lo que muestra un alto nivel de homogeneidad en este sitio ( Figura complementaria 3).

Al realizar la misma estadística D (Fig. 2c) con MT7, MT23 y MTT001 reunidos dentro de un solo grupo Mentesh Tepe (pero excluyendo MT26, ya que está relacionado con MT23, cf. infra), observamos que comparten más alelos con los primeros agricultores europeos (Greece_N, Serbia_EN), los agricultores de Anatolia, el individuo epipaleolítico de Anatolia (Anatolia EP) y el Neolítico de Levante (PPN) que con los cazadores-recolectores del Cáucaso (CHG de las cuevas de Satsurblia y Kotias Klde). También se desvían de las poblaciones neolíticas de Anatolia (sitio de Barcın en el norte de Anatolia, Tell Kurdu en el sureste de Anatolia y Tepecik Çiftlik en Anatolia central) al compartir más alelos con CHG e Iran_N (Ganj Dareh en las montañas de Zagros) pero comparten menos alelos con Western Cazadores-Recolectores Europeos (Iberia_HG, Loschbourg, Goyet_Q2, Latvia_HG), Primeros Agricultores Europeos, Anatolia EP, y con el Levante Neolítico. También notamos que no difieren de los individuos neolíticos de Polutepe y de un individuo calcolítico tardío de Alkhantepe, ambos sitios se encuentran más al este en la llanura Mughan de Azerbaiyán (Fig. 3 complementaria). Tampoco difieren de los grupos armenios neolíticos (Aknashen y Masis Blur). Al final, en cuanto a la diversidad euroasiática, todos forman un grupo homogéneo que representa una ascendencia neolítica en el sur del Cáucaso, de este a oeste, compartiendo una ascendencia reciente con grupos neolíticos encontrados en el sureste de Anatolia.

Usando qpAdm34, pudimos modelar con éxito el grupo Mentesh Tepe y cada uno de los individuos como una mezcla bidireccional de TellKurdu_LN, que representa la ascendencia del sureste de Anatolia, e Iran_N (p = 0.20, 37% fuente Iran_N) (Fig. 2d). Reemplazar TellKurdu_LN por Barcın_N (p = 0,03–0,75, 33–45 % de fuente de Irán_N) y reemplazar Iran_N por CHG (p = 0,01–0,45, 36–49 % de fuente de CHG) también proporciona modelos aceptables para Mentesh como grupo, pero no siempre para todas las muestras cuando se modelan individualmente. También modelamos Mentesh como una mezcla entre un grupo neolítico de Anatolia (Tell Kurdu o Barcın) y un grupo del norte de Mesopotamia (Nemrik9 o Mardin). Eventualmente, probamos modelos de 3 poblaciones y obtuvimos modelos aceptables para Mentesh, involucrando a CHG (15–25 %), una población de Anatolia (Barcın 40 % o Tell Kurdu 45 %) y una población neolítica del noreste de Mesopotamia (Nemrik9 29–45 %). El mismo análisis se realizó en los otros grupos del Neolítico Sur-Cáucaso (Polutepe, Aknashen y Masis Blur), y obtuvimos modelos con ap > 0.05, involucrando el mismo tipo de combinaciones que para Mentesh. La cantidad de ascendencia de Anatolia en estas tres poblaciones no es significativamente diferente a la de Mentesh Tepe (prueba de Wilcoxon, valor de p> 0,05 para las tres), aunque el individuo de Aknashen presenta el porcentaje de CHG más alto. (Fig. 4 complementaria).

Eventualmente, usamos DATES35 para estimar la fecha del evento de mezcla. Para dar cuenta del bajo número de individuos que representan el Neolítico Ganj Dareh en Irán y la escasa cobertura, agregamos otros individuos de sitios neolíticos en Irán (Seh Gabi, Tepe Abdul Hossein, Wezmeh). Encontramos que la mezcla entre la fuente de Anatolia y la fuente iraní solo tuvo lugar 15 ± 5 generaciones antes de la ocupación de Mentesh Tepe (Z = 2.5 y nrmsd = 0.348). Con 28 años por generación, esto fecha el evento de mezcla alrededor del 6300 a. C. (ocupación de la Fase 1: 5880 a. C.). Sin embargo, la caída de la covarianza de ascendencia estimada por FECHAS para Mentesh no se ajusta bien a los datos (Figura 5 complementaria).

Habiendo establecido un perfil general para el Neolítico del Sur del Cáucaso, exploramos las transiciones en la estructura genética de las poblaciones de la Edad del Bronce del Sur del Cáucaso, incluidos los individuos Kura-Araxes de Kalavan-1, la necrópolis de Talin y las tumbas de Kaps en Armenia1 ,36 así como todos los publicados recientemente por Lazaridis et al.22. Lamentablemente, no se pudo recuperar ningún ADN antiguo de los niveles calcolíticos de Mentesh Tepe. Dado que casi todas las estadísticas D de la forma D (Mbuti, Mentesh; Caucasus BA, Anatolia BA/Caucasus BA) son nulas, no vemos ningún flujo de genes preferencial de Mentesh Tepe en una población de la Edad del Bronce del sur del Cáucaso o Anatolia ( Figura complementaria 6).

El PCA muestra que todos los individuos de la Edad del Bronce de Armenia conspiran juntos y se desplazan hacia el grupo Estepa. En el análisis ADMIXTURE, todos presentan un componente rojo, ausente en los individuos del Neolítico Mentesh Tepe pero maximizado en las poblaciones esteparias y presente, también, en los individuos CHG. Curiosamente, los individuos calcolíticos de Armenia (de la cueva Areni-1, cuatro de los cuales están fechados directamente por C14) sí tienen este componente de estepa/CHG, mientras que un individuo calcolítico de Alkhantepe en Azerbaiyán no lo tiene. Las estadísticas D de la forma D (Mbuti, Eneolítico estepario; Mentesh Tepe, Edad del Bronce del Cáucaso Meridional) son casi todas significativamente positivas (puntuación Z: +2,1 a +5,8), destacando un flujo de genes hacia el Cáucaso Meridional desde las Estepas o de una población ligada a CHG después del Neolítico. Este resultado puede interpretarse con dos hipótesis diferentes: una población neolítica del norte del Cáucaso o una población ancestral del sur del Cáucaso con una pequeña proporción de ascendencia esteparia/CHG reemplazó a la población neolítica local similar a Mentesh en el sur del Cáucaso, o una la población de la estepa al norte del Cáucaso emigró al sur y se mezcló con la población local.

Para probar estas hipótesis, usamos qpAdm con el método de rotación37 y modelamos las poblaciones calcolíticas y de la Edad del Bronce que se encuentran en Armenia. El único modelo apropiado para la cueva Areni-1 (Armenia Calcolítica) es una mezcla entre 25% Estepa y 75% Mentesh (valor p = 0.02) (Fig. 7 complementaria). Durante la Edad del Bronce, observamos un aumento en la contribución de la Estepa desde los Kura-Araxes de la Edad del Bronce Antiguo (0-10% de contribución de la Estepa) hasta los individuos de la Edad del Bronce Medio y Final (alrededor del 40% de contribución de la Estepa). Este aumento podría estar relacionado con una ola de migración desde el norte durante la Edad del Bronce, o con una mezcla continua entre las poblaciones de la Estepa y el Cáucaso Sur, quizás a través de grupos del Cáucaso Norte, ya que estos últimos son genéticamente cercanos a la población del Cáucaso Sur durante la Período Maikop/Edad del Bronce36. Para las poblaciones de Armenia de la Edad del Bronce Temprano, también notamos que los mejores modelos (p = 0.08 para Talin y Karavan y p = 0.51 para Kaps) involucran CHG en lugar de una población esteparia. Esto sugiere que la mezcla en la base de la ascendencia Kura-Araxes ocurrió entre una población no muestreada del Cáucaso con un perfil más similar a los cazadores-recolectores del Cáucaso y una población similar a Mentesh del período Calcolítico tardío. Por lo tanto, es poco probable que las poblaciones de Kura-Araxes hayan recibido un flujo genético significativo de la estepa en este período. Los modelos que involucran al único individuo del Calcolítico Medio del Cáucaso Norte (de la cueva de Unakozovskaya)36 disponibles hasta la fecha encajaron, pero no tan bien como los otros modelos (0.01 < valor p < 0.05). Aunque notamos que para Kura-Araxes los modelos que involucran a los individuos del Cáucaso del Norte fueron más exitosos que para las poblaciones de LBA, no se detectó ningún modelo anidado que involucre al 100% del Neolítico del Cáucaso del Norte. En otras palabras, los individuos de la Edad del Bronce o Calcolítico encontrados en Armenia no pueden modelarse como 100% Neolítico del Cáucaso Norte. Este resultado sugiere que el escenario de mezcla es más probable que el de migración, dados los individuos secuenciados por ahora.

Para establecer la estructura de parentesco y la organización social de los cuatro individuos secuenciados de Mentesh Tepe del Neolítico, primero observamos los marcadores uniparentales. Se determinaron tres haplogrupos mitocondriales diferentes: U7, K1 y U1a1. Tanto MT23 como MT26 compartían el mismo haplogrupo mitocondrial, así como el mismo haplogrupo del cromosoma Y (J2b).

A continuación, se realizaron análisis de parentesco genético para investigar más a fondo los posibles lazos familiares cercanos dentro de los individuos de la estructura 342. Con este propósito y dada la baja cobertura de nuestras muestras, se llevaron a cabo análisis de parentesco utilizando READ38.

Aunque READ puede inferir parentesco a partir de datos de cobertura extremadamente baja, una limitación de este método es que generalmente requiere una cohorte de individuos de entrada. Se basa en la suposición de que la mayoría de ellos no están genéticamente relacionados para calcular una estimación sólida de la diversidad genética que se encuentra dentro de nuestra población de interés. Para superar este problema, extrajimos el genotipo del Neolítico MTT001, junto con 21 individuos de Anatolia publicados previamente del Arslantepe (ART) del Calcolítico Tardío/Edad del Bronce Temprano y Tell Kurdu del período Neolítico y Calcolítico Temprano23 (Fig. 2a). Aquí, la intención es utilizar estos individuos como una población sustituta, para calcular la mediana de las distancias promedio por pares entre individuos (P̅0), mientras se minimiza el riesgo de introducir sesgos que surjan de un desajuste entre la diversidad genética encontrada dentro del entierro 342 y la que de nuestra población sustituta.

Usando este enfoque, detectamos niveles elevados de relación genética entre los individuos MT23–MT26, con una relación de desajuste de SNP por pares promedio no normalizada de P0 0.239. Este valor equivale a P̅0 734 ± 0,024 cuando se normaliza sobre la mediana de los individuos ART, que se puede traducir con confianza como individuos de primer grado (Fig. 3, Fig. 8 complementaria y Datos complementarios 5), y con una gran cantidad de SNP superpuestos (n = 17864), que está muy por encima del umbral satisfactorio de READ de alrededor de 1500 SNP. Estos resultados se confirmaron posteriormente utilizando TKGWV239, un método de estimación de parentesco alternativo que nos proporcionó los mismos hallazgos (Figura 9 complementaria).

Valores de P0 promedio normalizados ordenados para todas las comparaciones por pares entre los individuos de Mentesh Tepe (marcadores azules) y los individuos de Arslantepe del Calcolítico tardío/Edad del bronce temprano de Arslan Tepe (diagrama de caja naranja), utilizando el método de estimación READ. Las barras de error del marcador indican intervalos de confianza del 95% para la estimación de P0 promedio observada. Las áreas coloreadas representan los umbrales en los que READ considera las órdenes de relación. Boxplot destaca la distribución de la P0 normalizada observada de los individuos de Arslan Tepe utilizados para el paso de normalización de READ, con cada punto correspondiente a un par dado de individuos proxy (con fluctuaciones a lo largo del eje horizontal). Las vallas inferior y superior representan respectivamente el punto de muestra mínimo y máximo, excluyendo las observaciones ubicadas por debajo o por encima de 1,5 del rango intercuartílico. Boxspan: percentil 25 a 75.

Sin embargo, no se pudieron detectar lazos genéticos cercanos con respecto a los otros pares que involucran a los individuos MT7 y MTT001. Los pares MT23–MT7 y MT26–MT7 se estimaron con un valor normalizado cercano a la mediana observada de los individuos ART (P̅0 0,952 ± 0,037 y P̅0 0,963 ± 0,045, respectivamente, Datos complementarios 5). Sin embargo, la incapacidad de READ para detectar cualquier orden de parentesco superior al segundo grado y la alta incertidumbre en estos últimos resultados deben tenerse en cuenta al interpretarlos, como lo demuestra la alta amplitud de los intervalos de confianza asociados y dado el bajo número de SNP superpuestos. entre estos individuos y MT7 (n = 8674 y n = 5561 para MT23–MT7 y MT26–MT7, respectivamente).

Los resultados de nuestro análisis de parentesco genético con respecto al par MT23-MT26 indican inequívocamente que estos dos individuos comparten un primer orden de parentesco. Esta observación, combinada con su cercana edad de muerte, sus haplogrupos mitocondriales compartidos y el contexto en el que se descubrieron los restos de estos dos individuos dentro de la estructura 342, es fuertemente consistente con la hipótesis de que, de hecho, son hermanos. Cabe señalar que el grado de relación estimado para este par se mantuvo constante a lo largo de los intentos posteriores que involucraron a diferentes poblaciones sustitutas, incluidos los individuos del Neolítico tardío de Tell Kurdu (Fig. 8 complementaria).

Incluso después de eliminar MT26, ya que es el hermano de MT23, las otras muestras, MT23, MTT001 y MT7, muestran una fuerte homogeneidad genética a pesar de los diferentes enfoques de secuenciación entre MTT001 y los demás. Sin embargo, no se han observado relaciones genéticas nucleares o mitocondriales entre estos individuos. Esto sugiere que Mentesh Tepe representa una población altamente homogénea o una familia extendida que une a personas relacionadas por más de 3° o más. Esta observación no es sorprendente considerando el alto número de individuos en la estructura y el hecho de que no representan a toda la comunidad: de hecho, los hombres adultos están subrepresentados y los cuerpos han sido enterrados por personas conscientes de las relaciones familiares entre ellos (como ejemplificado por la puesta en escena de MT23 y MT26).

A escala regional se observa un cierto grado de homogeneidad. El grupo Polutepe, aunque perteneciente a una cultura neolítica diferente, es muy similar al de Mentesh Tepe, al igual que el grupo neolítico Masis Blur, perteneciente a la cultura Aknashen, una variante de la cultura Shomu-Shulaveri. Si bien el individuo Aknashen es más parecido al Cáucaso que los otros individuos del Neolítico del Cáucaso Sur, esto no constituye una diferencia significativa, lo que demuestra que una cultura coherente muestra una pequeña heterogeneidad genética. Además, este período se caracteriza por varias otras culturas arqueológicas, como Kültepe o Kamiltepe, que aún no han sido estudiadas a través de estudios paleogenéticos. Como el Shomutepe-Shulaveri ya no es del todo homogéneo, no sería de extrañar que la población ligada a estas culturas sea genéticamente diferente. Además, la falta de antecedentes arqueológicos para Polutepe nos impide sacar conclusiones sobre la cultura asociada. Sin embargo, mostramos aquí que la cultura Aknashen presenta un buen grado de homogeneidad genética con los individuos Shomu-Shulaveri pero no es completamente paralela a la unidad cultural general de la cultura Aratashen-Shomu-Shulaveri vista por los arqueólogos.

Los análisis genéticos realizados en las muestras de Mentesh Tepe permiten comprender mejor la difusión del Neolítico en esta zona. Partiendo de la cultura material, se consideraron dos modelos: luego de una brevísima fase de transición de una cultura acerámica, apareció el paquete Neolítico con la SSC, ya sea por aculturación o por la migración de grupos humanos desde Asia Occidental9. Los datos genéticos de Mentesh Tepe muestran que este sitio SSC compartió una ascendencia probablemente heredada de los cazadores-recolectores caucásicos del Mesolítico (o los agricultores iraníes del Neolítico), uno de los primeros agricultores de Anatolia y otro del noreste de Mesopotamia. La proximidad genética a las poblaciones del sur podría ser un indicio del papel que jugaron las comunidades Halaf y Hassuna en la formación del SSC, como ya se identificó a través de la cultura material. Debido a la mala conservación del ADN, los datos genéticos del núcleo de Mesopotamia siguen siendo escasos y la afinidad genética de los grupos Halaf solo puede determinarse por su proximidad al sureste de Anatolia y al noreste de Mesopotamia. Curiosamente, Tell Kurdu, que ha tenido una fuerte influencia en la cultura halafiana, aparece como el mejor representante de los ancestros de los individuos de Mentesh Tepe en los análisis de qpAdm. La otra parte de la ascendencia de Mentesh Tepe está mejor modelada por grupos neolíticos iraníes de Ganj Dareh40. Este componente genético también se comparte con los cazadores-recolectores caucásicos e iraníes, lo que sugiere que una gran población habitaba la franja sur de las montañas del Cáucaso y las costas del mar Caspio al final del período Neolítico. Los datos actualmente disponibles no pudieron discriminar si esta ascendencia era local (por ejemplo, de los primeros grupos neolíticos evidenciados en Chokh, Kmlo-2 o la cueva Damjili) o provenía de agricultores iraníes, lo que llevó a un reemplazo completo de los grupos más antiguos.

Como Skourtanioti et al.23. análisis, que fechan el evento de mezcla en 6500 a. C., obtenemos un evento de mezcla a mediados del séptimo milenio, incluso si su trabajo usó dos individuos de dos sitios diferentes con antecedentes, fechas y posiblemente origen genético diversos, mientras que enfocamos nuestros análisis en una población homogénea. Sin embargo, debido a la gran cantidad de datos faltantes en las poblaciones utilizadas para calcular la fecha de la mezcla, el ajuste no es perfecto. Mentesh Tepe aparece como un sitio que siguió de cerca el proceso de migración y mezcla de los agricultores de Anatolia y de las poblaciones del noreste de Mesopotamia con los primeros descendientes de cazadores-recolectores del sur del Cáucaso, que fue contemporáneo con el establecimiento de la cultura Shomu-Shulaveri y es coherente con las fechas antiguas obtenidas para este sitio.

Los datos genéticos de Mentesh Tepe también ayudan a comprender mejor los períodos posteriores, ya que los estudios anteriores que exploraban la Edad del Bronce en el sur del Cáucaso solo tenían disponible los datos del genoma calcolítico del norte del Cáucaso1,36.

De hecho, encontramos que el individuo calcolítico del norte del Cáucaso utilizado previamente36 como representante del Cáucaso calcolítico y neolítico muestra un perfil genético que difiere del de Mentesh Tepe, con una pequeña cantidad de componente de cazadores-recolectores del este probablemente debido a un flujo de genes de la estepa adyacente. La comparación no fue directamente factible en el estudio anterior debido a la falta de datos neolíticos de la vertiente sur del Gran Cáucaso, lo que enfatiza la necesidad de un muestreo exhaustivo en los estudios de ADN antiguo, tanto en el espacio como en el tiempo.

Gracias a los nuevos datos, demostramos que, tras el final del Neolítico, reapareció en el Cáucaso Sur un componente genético relacionado con el CHG y que, más tarde en la Edad del Bronce, llegó un componente genético relacionado con los grupos esteparios pónticos. Los grupos calcolíticos y de la Edad del Bronce Final en el sur del Cáucaso pueden modelarse como una mezcla de poblaciones relacionadas con Mentesh Tepe y la población esteparia. Curiosamente, la ascendencia esteparia no se distribuye de manera homogénea durante el período Calcolítico, mientras que los individuos Areni-1 muestran una gran cantidad de ascendencia esteparia; ninguno se encuentra en el genoma de Alkhantepe. Tal diversificación en las estructuras de la población podría reflejar la observada en los rasgos culturales. Las prácticas funerarias también se diversificaron más durante el Calcolítico, y mientras los muertos en Alkhantepe siguen siendo enterrados en fosas según prácticas antiguas, los primeros kurganes se observan en Kavtiskhevi (Georgia) y Soyuq Bulaq (Azerbaiyán)41,42. Parte de la cerámica de Areni-1 así como la arquitectura funeraria y la cerámica de Soyuq Bulaq las conectan con la tradición Maikop43. El Sur-Cáucaso pre-Kura-Araxes aparece así como un mosaico de poblaciones de distinta ascendencia, con la intrusión de poblaciones más septentrionales. Sin embargo, la datación precisa de un individuo de Areni 1 podría ser incierta (cf. texto complementario).

En comparación con los individuos del Neolítico Mentesh Tepe, una ascendencia arcaica asociada con CHG resurge durante el período de la Edad del Bronce Temprano/Kura-Araxes. También observamos cierta ascendencia esteparia en dos grupos Kura-Araxes (Kaps, Shengavit), pero en menor proporción que durante la Edad del Bronce Final. A finales del período Kura-Araxes, también se evidencian conexiones más frecuentes con las estepas en los rituales funerarios44. Este flujo de genes desde el norte refleja el aumento anterior (período Maikop) de los ancestros del sur del Cáucaso en las poblaciones que viven en las laderas del norte del Gran Cáucaso después del final del Neolítico, lo que demuestra que las montañas actúan como un puente en lugar de un puente. frontera.

El análisis del ADN antiguo de la fosa funeraria neolítica de Mentesh Tepe revela una homogeneidad genética desigual dentro de este sitio arqueológico de la cultura Shomu-Shulaveri. Tras el dramático hecho que provocó su muerte, los dos hermanos fueron enterrados, abrazados, por personas que conocían su estrecha relación. La cultura Shomu-Shulaveri tuvo lugar entre dos intensos eventos de población: una expansión demográfica de grupos neolíticos del sureste de Anatolia y el norte de Mesopotamia a principios del Neolítico y la difusión de poblaciones esteparias a partir de la mitad del período de la Edad del Bronce y después del resurgimiento de la ascendencia CHG durante el período Kura-Araxes. Incluso si los análisis genéticos presentados aquí ayudan a comprender mejor el momento y la dirección de estos eventos, se requiere un análisis más detallado de otras muestras del sur del Cáucaso, ya que esta área se caracteriza por una gran diversidad cultural durante el Neolítico.

Obtuvimos autorización ética del Instituto de Arqueología y Etnografía de Azerbaiyán para estudiar muestras de Mentesh Tepe. Se intentó la extracción de las 30 muestras encontradas en la Estructura 342 del sitio, excepto MTT001 (Individuo 1), que ya ha sido publicado en otro lugar23. Se han seleccionado fragmentos óseos pétreos de 23 de 30 individuos de la estructura SSC S342 (Datos complementarios 1) para el análisis de ADN antiguo basado en la preservación ósea general.

Todos los pasos de preamplificación se llevaron a cabo en la sala limpia dedicada al ADN antiguo de la plataforma de Paleogenómica y Genética Molecular, ubicada en el Musée de l'Homme (París). Como en la ref. 45, la extracción de ADN antiguo se realizó utilizando un protocolo adaptado de la ref. 46. ​​Brevemente, 50–200 mg de hueso petroso se pulverizaron mediante perforación y se incubaron en 1 ml de tampón de lisis (0,45 M EDTA, 10 mM Tris-HCl (pH 8,0), 0,1 % SDS, 65 mM DTT y 0,5 mg/ ml de proteinasa K), a 37 °C, durante 14 h. Después de la centrifugación, se recuperó 1 ml de sobrenadante y se purificó con 13 ml de tampón de unión (GuHCl 5 M, 2-propanol al 40 %, Tween20 al 0,05 %, acetato de sodio 90 mM 2 M, rojo fenol 1x). A continuación, la mezcla se transfirió a una columna High Pure Extender Assembly (kit de gran volumen de ácido nucleico viral High Pure de Roche) y se centrifugó. Luego, la columna se lavó siguiendo las recomendaciones del fabricante (brevemente, 500 µl de tampón de eliminación de inhibidor, centrifugación, dos veces 450 µl de tampón de lavado). El ADN se eluyó en 100 µl de tampón de elución. Primero, probamos la presencia de ADN antiguo humano a través de PCR apuntando a una porción del genoma mitocondrial usando el mismo protocolo que en la ref. 45. Solo se usaron muestras con amplificación de ADN mitocondrial positiva para la preparación de bibliotecas.

El extracto de ADN antiguo se convirtió en una biblioteca TruSeq Nano Illumina utilizando el protocolo del fabricante con ligeras modificaciones que explican el daño del ADN antiguo. Primero, el ADN no se fragmentó por razones obvias; solo se utilizaron 25 µl de extracto de ADN antiguo; después de la reparación final, las bibliotecas se purificaron usando una columna MinElute (Qiagen©); la mezcla del adaptador se precalentó suavemente antes de añadir la enzima ligasa; Las bibliotecas se amplificaron mediante 10–12 ciclos de PCR y se purificaron en una columna MinElute (Qiagen ©). Los análisis en un LabChip ® GX proporcionaron una distribución de tamaño estimada de los fragmentos con una longitud máxima de 150 a 250 pb. Debido a la preservación limitada del material genético en el sitio, solo se encontró ADN antiguo confiable en siete individuos, y solo se generaron datos de todo el genoma para tres de ellos.

Para las tres muestras seleccionadas (contenido de ADN endógeno >1 %), la captura genómica se realizó con el kit myBaits Expert Whole Genome Enrichment (WGE) (Arbor Biosciences) y se siguieron las instrucciones del fabricante. Los cebos se formaron a partir del ADN genómico de tres individuos de diferente ascendencia (africana, europea y asiática).

Las alícuotas de las bibliotecas amplificadas se agruparon y secuenciaron primero en el instrumento MiSeq (2 × 75 pb) en la plataforma IGenSeq. Las bibliotecas capturadas se secuenciaron en un instrumento NextSeq 500 (2 × 75 pb).

Teniendo en cuenta que nuestro protocolo de análisis de parentesco utiliza individuos antiguos publicados previamente como población sustituta, un flujo de trabajo de preprocesamiento de datos separado que refleja el de la ref. 23 se diseñó para que nuestros resultados fueran lo más comparables posible con estos análisis anteriores. Todas nuestras muestras recién secuenciadas fueron preprocesadas específicamente a través de EAGER-v1.92.3747. A partir de los datos de secuenciación de escopeta sin procesar, los adaptadores de secuenciación se recortaron y las lecturas de extremos emparejados se fusionaron utilizando AdapterRemoval-v2.2.1a48, mientras se descartaban las lecturas de menos de 30 pb. Luego, las lecturas se alinearon con el genoma de referencia 1000Genomes-phase2 (hs37d5) utilizando BWA-v0.7.17-r118849, con un umbral de calidad para el recorte de lectura de q30. Luego, las muestras se combinaron en los experimentos de secuenciación para cada individuo, utilizando samtools merge v1.6.050. Los duplicados de PCR se marcaron y eliminaron con DeDup v0.12.147 antes y después de la fusión descrita anteriormente. Las estadísticas de daños por PMD y la frecuencia de incorporación incorrecta de nucleótidos se estimaron luego hasta el nucleótido 50 (a partir de los extremos 3 'y 5') utilizando MapDamage v2.0.651 (Fig. S1 complementaria). Los puntajes de calidad dentro de los archivos bam luego se reajustaron en consecuencia con el último software, utilizando parámetros predeterminados. Extrajimos lecturas superpuestas de variantes conocidas del conjunto de datos de 1240K del archivo bam reescalado usando samtools mpilup, mientras deshabilitamos la calidad de alineación por base (marca -B) y omitimos cualquier alineación que llevara una puntuación de calidad de Phred base o mapeada que fuera inferior a 30 (indicadores −q y −Q). Luego se realizó una llamada aleatoria de variantes pseudo-haploides usando SequenceTools PileupCaller-v1.5.0 (Descargar: https://github.com/stschiff/sequenceTools).

Para evaluar la contaminación, usamos AuthentiCT52, y para las muestras masculinas, calculamos la contaminación usando el cromosoma X53 con ANGSD54. (Datos complementarios 1).

Seleccionamos 3529 genomas humanos antiguos publicados de Eurasia (Datos complementarios 2) desde el Paleolítico hasta la Edad Media, cuyos datos de secuenciación de ADN se generaron con técnicas de escopeta de genoma completo o captura de hibridación del conjunto de datos combinados v42.4 disponible en https://reich. hms.harvard.edu/allen-ancient-dna-resource-aadr-downloadable-genotypes-present-day-and-ancient-dna-data y en dos artículos recientes sobre el sur del Cáucaso y Anatolia22,23. Conservamos a las personas no relacionadas con más de 10 000 SNP en el panel de 1240k. Analizamos datos antiguos con 1587 individuos euroasiáticos del conjunto de datos de Human Origin. Fusionamos nuestros datos de todo el genoma con este conjunto de datos usando mergeit del paquete55 de EIGENSOFT, y los haploidizamos seleccionando aleatoriamente un alelo por posición. La fusión final incluye 597 573 SNP para 5116 personas, y lo llamamos el conjunto de datos HO. Para el análisis que requiere más SNP, usamos una combinación sin los individuos modernos del conjunto de datos HO, que cubre 1 233 013 SNP, que llamamos el conjunto de datos 1240k.

Ejecutamos PCA con smartpca55 usando el conjunto de datos HO, en 1390 individuos de Europa y Medio Oriente, y proyectamos todas las muestras antiguas. Usamos los parámetros predeterminados con lsqproject: YES y numoutlieriter: 0 configuraciones.

Calculamos el análisis ADMIXTURE33 utilizando el conjunto de datos HO, donde todas las poblaciones se redujeron a un máximo de 20 individuos. Realizamos el análisis en 1266 individuos modernos de Eurasia, incluido el este de Asia, y 2526 muestras antiguas del primer conjunto de datos en un subconjunto de 365 075 SNP podados para el desequilibrio de ligamiento (mediante el uso de la función PLINK -indep-pairwise 200 25 0.4). Realizamos 20 análisis de ADMIXTURE replicados para K entre 2 y 14, de los cuales mantuvimos el más probable.

Realizamos estadísticas D en el conjunto de datos de 1240k utilizando el programa qpDstat del paquete ADMIXTOOLS56 con Mbuti como grupo externo para ambas estadísticas. Calculamos todas las estadísticas D para cada individuo de Mentesh Tepe y para el grupo Mentesh Tepe formado por MT23, MT7 y MTT001. Calculamos estadísticas D de la forma D (Mbuti, Y; Z, MT), siendo Z grupos paleolíticos o neolíticos de Anatolia (sitio de Barcın en el norte de Anatolia, sitio de TellKurdu en el sureste de Anatolia y sitio de Tepecik en Anatolia central), Mesopotamia del norte (sitios de Nemrik 9 y Shanidar de Irak, sitio de Mardin de Turquía) o Cáucaso (CHG, Polutepe, Neolítico de Armenia, Calcolítico de Armenia, Calcolítico del Cáucaso del Norte) y Y poblaciones antiguas del Paleolítico, Mesolítico o Neolítico de Eurasia occidental para probar la afinidad de Mentesh Tepe para ellos en comparación con un grupo contemporáneo más antiguo de la misma región. También realizamos D-stat de la forma D (Mbuti, MT; Anatolia o Caucasus BA, Caucasus BA) para probar la afinidad de Mentesh Tepe con las poblaciones que lo sucedieron en la región. Estos últimos resultados se muestran en la información complementaria (Figura 3 complementaria). Todos los resultados de los análisis de estadísticas D, incluidos los datos utilizados para generar las cifras, se encuentran en Datos complementarios 3.

Realizamos un análisis qpAdm rotativo del paquete ADMIXTOOLS56, utilizando el conjunto de datos de 1240k, para modelar la ascendencia de las poblaciones de Mentesh Tepe y Polutepe. Usamos Mbuti.DG, Ami.DG, Mixe.DG, Russia_Kostenki14.SG, Russia_MA1_HG.SG, EEHG, Italy_North_Villabruna_HG, Natufian como poblaciones de referencia. Antes del análisis, verificamos si las poblaciones de referencia podían discriminar bien entre las poblaciones de origen mediante el cálculo de qpWave.

Probamos un grupo rotativo con Iran_GanjDareh_N, CHG, Russia_Caucasus_Eneolithic, PPN, Barcın_N, Anatolia_TellKurdu_LN IRQ_Nemrik9_PPN y TUR_SE_Mardin_PPN para afirmar el mejor modelo de mezcla bidireccional para cada uno de nuestros individuos. Luego ejecutamos el mismo análisis qpAdm para el grupo Mentesh formado por MT23, MT7 y MTT001 y todos los individuos del Neolítico del sur del Cáucaso (SCN) en un grupo. También probamos modelos de mezcla de 3 vías; podríamos obtener un modelo sin modelos bidireccionales anidados para Mentesh. Todos los resultados del modelado qpAdm, incluidos los datos utilizados para generar las cifras, se encuentran en Datos complementarios 4.

Usamos DATES v7531835 para estimar el tiempo de los eventos de mezcla entre Iran_N y Anatolia_N en el grupo Mentesh. Para convertir la fecha de mezcla estimada en una generación en años, asumimos 29 años por generación13. Los errores estándar de las estimaciones de FECHAS provienen del bloque ponderado jackknife con "binsize: 0.001", "maxdis: 1", "runmode: 1", "mincount: 1", "lovalfit: 0.45" como parámetros como en el archivo de ejemplo en https://github.com/priyamoorjani/DATES/blob/master/example/par.dates. Probamos tres configuraciones diferentes para tener en cuenta la escasa cobertura de los individuos antiguos: la primera prueba se realizó solo con individuos del Neolítico iraní antiguo como fuente y Barcın_N o Tell Kurdu_LN como segunda fuente. El segundo, con poblaciones modernas de Armenia, Georgia y el Cáucaso ruso añadido en la fuente iraní. Se realizó una tercera y última prueba con los individuos Barcın_N y Tell Kurdu_LN reunidos como fuente. Realizamos estas tres configuraciones para los individuos de Mentesh agrupados y para todos los individuos del Neolítico del Sur del Cáucaso como grupo.

El cromosoma Y y los haplogrupos mitocondriales se determinaron mediante la comparación de archivos vcf con bases de datos. Para el ADN mitocondrial, se realizó una comparación en Phylotree 17, utilizando Haplogrep v2.2;57 para el cromosoma Y, la comparación en ISOGG versión 11 de julio de 2020 se realizó manualmente.

Usando PLINK-v1.90b6.1658,59, primero filtramos de nuestro conjunto de datos de 1240K todo lo que no fueran posiciones SNP autosómicas bialélicas que tuvieran una frecuencia de alelo menor mayor o igual al 5 % y, posteriormente, extrajimos los genotipos de los individuos MT23, MT26, MT7 y MTT001 , junto con 21 individuos no emparentados del Calcolítico tardío y la Edad del bronce temprano de Arslantepe (ART). Luego, el conjunto de datos resultante se transpuso al formato tped/tfam y se usó como entrada para READ. A continuación, diseñamos un enfoque de estimación de dos pasos ejecutando el método READ dos veces: por lo tanto, se realizó una primera ejecución utilizando solo los individuos de Arslantepe y con parámetros predeterminados para calcular un valor de normalización (método de normalización: mediana; tamaño de ventana no superpuesto: 1000000) . Luego se llevó a cabo una segunda ejecución contra los individuos de Mentesh Tepe solos, utilizando la mediana P̄0 obtenida previamente como un valor de normalización predefinido. Volvimos a aplicar este protocolo por segunda vez utilizando seis individuos del sitio del Neolítico tardío y Calcolítico temprano de Tell Kurdu para corroborar nuestros resultados iniciales (Fig. 8 complementaria).

También usamos TKGWV2 para corroborar nuestros resultados iniciales (Fig. 9 complementaria). Según las recomendaciones de los autores, los archivos BAM finales de todas las personas de Mentesh se redujeron a alrededor de 1,8 millones de lecturas de antemano39. Luego realizamos el análisis utilizando el conjunto de variantes bialélicas no fijas 22M proporcionado por Fernandes et al.39. Para evaluar la confianza en los coeficientes de relación sin procesar proporcionados por el método, obtuvimos probabilidades posteriores al simular curvas de distribución para cada par de individuos evaluados (n = 6000 réplicas de simulación).

El conjunto de datos utilizado para PCA y ADMIXURE incluye 597 573 SNP para 5116 personas, y el conjunto de datos utilizado para Dstats, qpAdm y DATES cubre 1 233 013 SNP para 5116 personas. Cuando un análisis se dirige a Mentesh como grupo, significa tres individuos agrupados (MT7, MT23 y MT001). El análisis de ADMIXTURE se ha replicado 20 veces. Para el análisis de parentesco, el análisis READ se replicó dos veces: uno con 21 personas de Arslantepe y otro con seis personas de Tell Kurdu.

Más información sobre el diseño de la investigación está disponible en el Resumen de informes de Nature Portfolio vinculado a este artículo.

El conjunto de datos generado para este estudio (archivo bam) se puede encontrar en el Archivo Europeo de Nucleótidos con el número de acceso PRJEB54894. Los datos utilizados para generar la Fig. 2c se encuentran en los Datos complementarios 3, para la Fig. 2d en los Datos complementarios 4 y para la Fig. 3 en los Datos complementarios 5.

El código para reproducir el análisis y la figura de este artículo se puede obtener aquí: https://doi.org/10.5281/zenodo.7707671, o aquí: https://github.com/pguarinovignon/Mentesh.git.

Lazaridis, IP et al. Conocimientos genómicos sobre el origen de la agricultura en el antiguo Cercano Oriente. Naturaleza 536, 419–424 (2016).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Racimo, F., Sikora, M. Vander Linden, M., Schroeder, H. & Lalueza-Fox, C. Más allá de los trazos generales: conocimientos socioculturales del estudio de genomas antiguos. Nat. Rev. Genet. 21, 355–366 (2020).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Nishiaki, Y. et al. La interfaz Mesolítico-Neolítico en el sur del Cáucaso: excavaciones de 2016-2017 en la cueva Damjili, Azerbaiyán occidental. Arqueol. Res. Asia 19, 100140 (2019).

Artículo Google Académico

Jones, ER y col. Los genomas del Paleolítico Superior revelan las raíces profundas de los euroasiáticos modernos. Nat. común 6, 1–8 (2015).

Artículo CAS Google Académico

Gelabert, P. et al. Secuenciación a escala del genoma y análisis de ADN humano, de lobo y de bisonte a partir de sedimentos de 25 000 años de antigüedad. actual Biol. 31, 3564–3574.e9 (2021).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Marchi, N. et al. Los orígenes genómicos de los primeros agricultores del mundo. Celda 185, 1842–1859.e18 (2022).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Feldman, M. et al. El genoma humano del Pleistoceno tardío sugiere un origen local para los primeros agricultores de Anatolia central. Nat. común 10, 1218 (2019).

Artículo PubMed PubMed Central Google Académico

Lazaridis, I. et al. El ADN antiguo de Mesopotamia sugiere distintas migraciones de Pre-Cerámica y Neolítico de Cerámica en Anatolia. Ciencia 377, 982–987 (2022).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Chataigner, C., Badalyan, R. & Arimura, M. El Neolítico del Cáucaso. Manuales de Oxford en línea. https://doi.org/10.1093/oxfordhb/9780199935413.013.13 (Oxford University Press, 2014).

Nishiaki, Y., Guliyev, F. y Kadowaki, S. (eds). Hacia Elamxanlı Tepe. Las investigaciones arqueológicas de un asentamiento neolítico temprano en el oeste de Azerbaiyán. (Biblioteca Neolítica del Sudeste y Este de Asia, 2021).

Badalyan, R., Chataigner, C. y Harutyunyan, A. (eds) El asentamiento neolítico de Aknashen (valle de Ararat, Armenia). (Arqueopress, 2022).

Nishiaki, Y., Guliyev, F. & Kadowaki, S. Contextos cronológicos de la cerámica neolítica más antigua en el sur del Cáucaso: fechas de radiocarbono para Goytepe y Haci Elamxanlı Tepe, Azerbaiyán. Soy. J. Arqueol. Rev. 119, 279 (2015).

Artículo Google Académico

Marro, C., Bakhshaliyev, V., Berthon, R. & Thomalsky, J. Nueva luz sobre la prehistoria tardía del Cáucaso Sur: datos de las recientes campañas de excavación en Kültepe I en Nakhchivan, Azerbaiyán (2012–2018). Paléorient 45, 81–113 (2019).

Artículo Google Académico

Lyonnet, B. et al. Ancient Kura 2010-2011: Las dos primeras temporadas de trabajo de campo conjunto en el sur del Cáucaso. Comunicaciones arqueológicas de Irán y Turan. 44, 1-190 (Instituto Arqueológico Alemán, Departamento de Eurasia, 2012).

Helwing, B. et al. The Kura Projects New Research on the Later Prehistory of the Southern Caucasus (Dietrich Reimer, 2017).

MacHugh, DE, Larson, G. & Orlando, L. Domar el pasado: ADN antiguo y el estudio de la domesticación de animales. año Rev. Anim. Biosci. 5, 329–351 (2017).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Verdugo, MP et al. Genómica de ganado antiguo, orígenes y rápida rotación en el Creciente Fértil. Ciencia 365, 173–176 (2019).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Kadowaki, S., Ohnishi, K., Arai, S., Guliyev, F. y Nishiaki, Y. Análisis de ADN mitocondrial de cabras domésticas antiguas en el sur del Cáucaso: un resultado preliminar de los asentamientos neolíticos en Göytepe y Hacı Elamxanlı Tepe. En t. J. Osteoarchaeol. 27, 245–260 (2017).

Artículo Google Académico

Akashi , C. , Tanno , K. , Guliyev , F. & Nishiaki , Y. Procesos de neolitización del sur del Cáucaso: vistos desde análisis macrobotánicos en Hacı Elamxanlı Tepe, West Azerbaijan. Paleooriente 44, 75–89 (2018).

Google Académico

Mizuno, N., Yamasaki, M., Matsuoka, Y., Kawahara, T. y Takumi, S. Estructura de la población del progenitor del genoma D del trigo silvestre Aegilops tauschii Coss.: implicaciones para la diversificación del linaje intraespecífico y la evolución del trigo común. mol. Ecol. 19, 999–1013 (2010).

Artículo PubMed Google Académico

Baudouin, E. Repensar las técnicas arquitectónicas del sur del Cáucaso en el sexto milenio antes de Cristo: un reexamen de datos anteriores y nuevos conocimientos. Paléorient 45, 115–150 (2019).

Artículo Google Académico

Lazaridis, I. et al. La historia genética del Arco Sur: un puente entre Asia Occidental y Europa. Ciencia 377, eabm4247 (2022).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Skourtanioti, E. et al. Historia genómica del Neolítico a la Edad del Bronce en Anatolia, el norte de Levante y el sur del Cáucaso. Celda 181, 1158–1175.e28 (2020).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Lyonnet, B. et al. Mentesh Tepe, uno de los primeros asentamientos de la cultura Shomu-Shulaveri en Azerbaiyán. Cuat. En t. 395, 170–183 (2016).

Artículo Google Académico

Lyonnet, B. et al. En Los Proyectos Kura. Nueva investigación sobre la prehistoria posterior del sur del Cáucaso. Mentesh Tepe (Azerbaiyán), informe preliminar sobre las excavaciones de 2012–2014, 125–140 (D. Reimer, 2017).

Decaix, A. et al. Vegetación y explotación de plantas en Mentesh Tepe (Azerbaiyán), 6º-3er milenio antes de Cristo Resultados iniciales del estudio arqueobotánico. Cuat. En t. 395, 19–30 (2016).

Artículo Google Académico

Benecke, N. En Los Proyectos Kura. New Research on the Later Prehistory of the Southern Caucasus (eds. Helwing, B. et al.) Explotación de recursos animales en asentamientos neolíticos de la región de Kura (Cáucaso Meridional), 357–369 (D. Reimer, 2017).

Herrscher, E. et al. Inferencias dietéticas a través del análisis de isótopos estables en el Neolítico y la Edad del Bronce en el sur del Cáucaso (sexto al primer milenio antes de Cristo, Azerbaiyán): de la adaptación ambiental a los impactos sociales. Soy. J. física. antropopol. 167, 856–875 (2018).

Artículo PubMed Google Académico

Lyonnet, B. Mentesh Tepe 2012–2014. En Los Proyectos Kura. Nueva investigación sobre la prehistoria posterior del sur del Cáucaso. (eds. Helwing, B. et al.) The Pottery, 141–151 (D. Reimer, 2017).

Pecqueur, L. & Jovenet, E. En The Kura Projects New Research on the Later Prehistory of the Southern Caucasus. (eds. Helwing, B. et al.) Entierro 342 de Mentesh Tepe (Azerbaiyán): un ejemplo de una compleja cadena de operaciones funerarias del Neolítico. Estudio preliminar, 163–178 (D. Reimer, 2017).

Geller, PL La bioarqueología de las vidas sociosexuales. Queering sentido común sobre el sexo, el género y la sexualidad. (Primavera, 2017).

Precio, AL et al. El análisis de componentes principales corrige la estratificación en los estudios de asociación del genoma completo. Nat. Gineta. 38, 904–909 (2006).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Alexander, DH, Novembre, J. & Lange, K. Estimación rápida basada en modelos de ascendencia en individuos no relacionados. Genoma Res. 19, 1655-1664 (2009).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Haak, W. et al. La migración masiva de la estepa fue una fuente de lenguas indoeuropeas en Europa. Naturaleza 522, 207–211 (2015).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Narasimhan, VM et al. La formación de poblaciones humanas en Asia Meridional y Central. Ciencia 365, eaat7487 (2019).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Wang, C.-C. et al. Los datos de todo el genoma humano antiguo de un intervalo de 3000 años en el Cáucaso se corresponden con las regiones ecogeográficas. Nat. común 10, 590 (2019).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Harney, É., Patterson, N., Reich, D. y Wakeley, J. Evaluación del desempeño de qpAdm: una herramienta estadística para estudiar la mezcla de población. Genética 217, iyaa045 (2021).

Artículo PubMed PubMed Central Google Académico

Kuhn, JMM, Jakobsson, M. & Günther, T. Estimación de las relaciones genéticas de parentesco en poblaciones prehistóricas. PLoS ONE 13, e0195491 (2018).

Artículo Google Académico

Fernandes, DM, Cheronet, O., Gelabert, P. & Pinhasi, R. TKGWV2: una antigua tubería de relación de ADN para datos de escopeta de genoma completo de cobertura ultrabaja. ciencia Rep. 11, 21262 (2021).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Gallego-Llorente, M. et al. La genética de un pastor neolítico temprano de Zagros, Irán. ciencia Rep. 6, 31326 (2016).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Poulmarc'h, M. & Le. Mort, F. Diversificación de las prácticas funerarias en el Cáucaso Sur desde el Neolítico hasta el Calcolítico. Cuat. En t. 395, 184–193 (2016).

Artículo Google Académico

Lyonnet, B. et al. Kurgans del Calcolítico tardío en Transcaucasia. El cementerio de Soyuq Bulaq (Azerbaiyán). Informes arqueológicos de Irán y Turan 40, 27–44 (2008).

Google Académico

Areshian, GE et al. El calcolítico del Cercano Oriente y el sureste de Europa: descubrimientos y nuevas perspectivas desde el complejo de cuevas Areni-1, Armenia. Antigüedad 86, 115–130 (2012).

Artículo Google Académico

Lyonnet, B. En V. Sarianidi Memorial Volume, Transaction of Margiana Archaeological Expedition. (eds. Dubova, N. et al.) Una tumba con un vagón de madera en Transcaucasia (Azerbaiyán). Sus relaciones con Asia Central, 191–198 (2016).

Guarino-Vignon, P. et al. Análisis genético de un individuo de la Edad del Bronce de Ulug-depe (Turkmenistán). Frente. Gineta. 13, 884612 (2022).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Dabney, J. et al. Secuencia completa del genoma mitocondrial de un oso de las cavernas del Pleistoceno medio reconstruido a partir de fragmentos de ADN ultracortos. proc. Academia Nacional. ciencia EE. UU. 110, 15758–15763 (2013).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Peltzer, A. et al. EAGER: reconstrucción eficiente del genoma antiguo. Genoma Biol. 17, 60 (2016).

Artículo PubMed PubMed Central Google Académico

Schubert, M., Lindgreen, S. y Orlando, L. AdapterRemoval v2: recorte rápido de adaptadores, identificación y combinación de lecturas. Resolución BMC. Notas 9, 88 (2016).

Artículo PubMed PubMed Central Google Académico

Li, H. & Durbin, R. Alineación de lectura corta rápida y precisa con la transformada de Burrows-Wheeler. Bioinformática 25, 1754–1760 (2009).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Li, H. et al. El formato de mapa/alineación de secuencias y SAMtools. Bioinformática 25, 2078–2079 (2009).

Artículo PubMed PubMed Central Google Académico

Jónsson, H., Ginolhac, A., Schubert, M., Johnson, PLF y Orlando, L. mapDamage2.0: estimaciones bayesianas aproximadas rápidas de los parámetros de daño del ADN antiguo. Bioinformática 29, 1682–1684 (2013).

Artículo PubMed PubMed Central Google Académico

Peyrégne, S. & Peter, BM AuthentiCT: un modelo de daño del ADN antiguo para estimar la proporción de contaminación del ADN actual. Genoma Biol. 21, 246 (2020).

Artículo PubMed PubMed Central Google Académico

Rasmussen, M. et al. Un genoma aborigen australiano revela dispersiones humanas separadas en Asia. Ciencia 334, 94–98 (2011).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Korneliussen, TS, Albrechtsen, A. & Nielsen, R. ANGSD: análisis de datos de secuenciación de próxima generación. BMC Bioinformática 15, 356 (2014).

Artículo PubMed PubMed Central Google Académico

Patterson, N., Price, AL & Reich, D. Estructura de la población y análisis propio. PLoS Genet. 2, e190 (2006).

Artículo PubMed PubMed Central Google Académico

Patterson, N. et al. Mezcla antigua en la historia humana. Genética 192, 1065–1093 (2012).

Artículo PubMed PubMed Central Google Académico

Kloss-Brandstätter, A. et al. HaploGrep: un algoritmo rápido y confiable para la clasificación automática de haplogrupos de ADN mitocondrial. Tararear. Mutat. 32, 25–32 (2011).

Artículo PubMed Google Académico

Purcell, S. et al. PLINK: un conjunto de herramientas para la asociación del genoma completo y los análisis de vinculación basados ​​en la población. Soy. J. Hum. Gineta. 81, 559–575 (2007).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Chang, CC et al. PLINK de segunda generación: a la altura del desafío de conjuntos de datos más grandes y ricos. Gigaciencia 4, 7 (2015).

Artículo PubMed PubMed Central Google Académico

Descargar referencias

Los autores expresan su agradecimiento al equipo de excavación franco-azerbaiyano, que contribuyó al muestreo. La excavación en Mentesh Tepe cuenta con el apoyo parcial del Ministerio de Asuntos Exteriores y Europeos y los proyectos ANR "Ancient Kura" y "Kura in Motion", dirigidos por B. Lyonnet y B. Helwing. Este proyecto ha sido financiado por el proyecto ANR "Kura in Motion" y la beca de emergencia de la Universidad de la Sorbona (PaleOxus). PGV fue financiado por una beca de doctorado otorgada por la ENS de Lyon. Agradecemos a la plataforma de paleogenómica y genética molecular (P2GM) del MNHN (París) así como a la plataforma IGenSeq del Institut du Cerveau et de la Moelle (París). Agradecemos a Nina Marchi por los comentarios y críticas y a Lasse Vinner por su ayuda en la creación de una primera versión del protocolo de extracción de ADN.

UMR7206 Eco-Antropología (EA), CNRS, Museo Nacional de Historia Natural, Universidad Paris-Cité, París, Francia

Perle Guarino-Vignon, Maël Lefeuvre, Amélie Chimenes, Laure Pecqueur & Céline Bon

UMR5288 CAGT, CNRS, Universidad Paul Sabatier, Toulouse, Francia

perlas Guarino-Vignon

Departamento de Arqueología, Universidad de York, BioArCh, Edificio Ambiental Wentworth Way Heslington, York, YO10 5NG, Reino Unido

aurore monnereau

Jefe del Fondo de Ciencias y del Departamento de Museos del Instituto de Arqueología, Etnografía y Antropología, Academia Nacional de Ciencias de Azerbaiyán, Bakú, Azerbaiyán

Farhad Guliyev

Instituto Nacional de Investigación Arqueológica Preventiva, Centre-Ile de France, París, Francia

Laure Pecqueur & Elsa Jovencito

UMR7192 PROCLAC “Oriente Medio – Cáucaso: lenguas, arqueología, culturas”, CNRS, París, Francia

Bertille Lyonnet

También puede buscar este autor en PubMed Google Scholar

También puede buscar este autor en PubMed Google Scholar

También puede buscar este autor en PubMed Google Scholar

También puede buscar este autor en PubMed Google Scholar

También puede buscar este autor en PubMed Google Scholar

También puede buscar este autor en PubMed Google Scholar

También puede buscar este autor en PubMed Google Scholar

También puede buscar este autor en PubMed Google Scholar

También puede buscar este autor en PubMed Google Scholar

CB y BL diseñaron el estudio. BL, FG, EJ y LP proporcionaron material arqueológico y asesoraron sobre los antecedentes arqueológicos. AC y AM realizó el trabajo de laboratorio. PGV y ML realizaron los análisis de datos, con CB brindando orientación. PGV, ML, BL y CB escribieron el manuscrito con aportes de todos los coautores.

Correspondencia a Perle Guarino-Vignon o Céline Bon.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

Communications Biology agradece a los revisores anónimos por su contribución a la revisión por pares de este trabajo. Editor de manejo principal: George Inglis. Los informes de los revisores están disponibles.

Nota del editor Springer Nature se mantiene neutral con respecto a los reclamos jurisdiccionales en mapas publicados y afiliaciones institucionales.

Acceso abierto Este artículo tiene una licencia internacional Creative Commons Attribution 4.0, que permite el uso, el intercambio, la adaptación, la distribución y la reproducción en cualquier medio o formato, siempre que se otorgue el crédito correspondiente al autor o autores originales y a la fuente. proporcionar un enlace a la licencia Creative Commons e indicar si se realizaron cambios. Las imágenes u otro material de terceros en este artículo están incluidos en la licencia Creative Commons del artículo, a menos que se indique lo contrario en una línea de crédito al material. Si el material no está incluido en la licencia Creative Commons del artículo y su uso previsto no está permitido por la regulación legal o excede el uso permitido, deberá obtener el permiso directamente del titular de los derechos de autor. Para ver una copia de esta licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.

Reimpresiones y permisos

Guarino-Vignon, P., Lefeuvre, M., Chimènes, A. et al. El análisis de todo el genoma de una tumba colectiva de Mentesh Tepe proporciona información sobre la estructura de la población del neolítico temprano en el sur del Cáucaso. Comun Biol 6, 319 (2023). https://doi.org/10.1038/s42003-023-04681-w

Descargar cita

Recibido: 07 Septiembre 2022

Aceptado: 08 de marzo de 2023

Publicado: 25 de marzo de 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s42003-023-04681-w

Cualquier persona con la que compartas el siguiente enlace podrá leer este contenido:

Lo sentimos, un enlace para compartir no está disponible actualmente para este artículo.

Proporcionado por la iniciativa de intercambio de contenido Springer Nature SharedIt

Al enviar un comentario, acepta cumplir con nuestros Términos y Pautas de la comunidad. Si encuentra algo abusivo o que no cumple con nuestros términos o pautas, márquelo como inapropiado.