Climate and mountains shaped human ancestral genetic lineages

Abstract

Extensive sequencing of modern and ancient human genomes has revealed that contemporary populations can be explained as the result of recent mixing of a few distinct ancestral genetic lineages1. But the small number of aDNA samples that predate the Last Glacial Maximum means that the origins of these lineages are not well understood. Here, we circumvent the limited sampling by modelling explicitly the effect of climatic changes and terrain on population demography and migrations through time and space, and show that these factors are sufficient to explain the divergence among ancestral lineages. Our reconstructions show that the sharp separation between African and Eurasian lineages is a consequence of only a few limited periods of connectivity through the arid Arabian peninsula, which acted as the gate out of the Arican continent. The subsequent spread across Eurasia was then mostly shaped by mountain ranges, and to a lesser extent deserts, leading to the split of European and Asians, and the further diversification of these two groups. A high tolerance to cold climates allowed the persistence at high latitudes even during the Last Glacial Maximum, maintaining a pocket in Beringia that led to the later, rapid colonisation of the Americas. The advent of food production was associated with an increase in movement2, but mountains and climate have been shown to still play a major role even in this latter period3,4, affecting the mixing of the ancestral lineages that we have shown to be shaped by those two factors in the first place.

A genomic perspective on South American human history

“…This IFC was an ecologically viable passage to humans only about 15-13 ka BP ( Heintzman et al, 2016 ; Pedersen et al, 2016 ; Margold et al, 2019 ). However, alternative routes were possible, such as the scenario in which the earliest migrants arrived through a Pacific coastal corridor (PCC) at least between 17-15 ka BP, which currently stands as the most likely based on current evidence (Figure 1) ( Fagundes et al , 2008 ; Perego et al , 2009; Menounos et al, 2017 ; Lesnek et al, 2018 ; Darvill et al, 2018 ; Delser et al, 2021 ). It is important to note that both pathways are not mutually exclusive, and so theoretically, both could have been used (Potter et al , 2018), albeit, if so, at quite different times.…”

Perspectiva genômica sobre a origem, história e diversidade dos povos indígenas da América do Sul: do povoamento inicial à colonização europeia

“…Todavia, durante o UMG a entrada por via terrestre nas Américas a partir da Beríngia estava bloqueada por geleiras continentais, as quais à época ocupavam todo o norte da América do Norte (MELTZER, 2009), o que não necessariamente impedia a entrada por rotas alternativas. Uma dessas possibilidades alternativas é a entrada pela chamada rota da costa do Pacífico 20 , através da qual teria sido possível migrar para a América do Norte a partir de ~17.000 a 15.000 AP (FAGUNDES et al, 2008;PEREGO et al, 2009;MENOUNOS et al, 2017;DARVILL et al, 2018;LESNEK et al, 2018;DELSER et al, 2021), em oposição a hipótese de uma entrada mais tardia por um corredor livre de gelo formado ao longo das Montanhas Rochosas, que passava pela divisão entre duas geleiras continentais 21 e que permitia a passagem até o interior da América do Norte (PEREGO et al, 2009;POTTER et al, 2018). Entretanto esta rota pode não ter sido viável até 15.000-13.000 AP (HEINTZMAN et al, 2016;PEDERSEN et al, 2016;MARGOLD et al, 2019), sendo que o registro da presença humana mais antiga na região onde o corredor foi formado é datado em ~12.350 AP (DRIVER et al, 1996).…”

“…Ambas as estimativas de divergência são incompatíveis com o modelo Clovis Primeiro; no entanto, estão alinhadas com as datações de sítios pré-Clovis (DILLEHAY et al, 2008(DILLEHAY et al, , 2015. Além disso, análises recentes indicam que a entrada na América do sul teria ocorrido entre ~15.500-14.600 AP e que o continente americano estaria totalmente colonizado a 13.200 AP (PRATES; POLITIS; PEREZ, 2020;DELSER et al, 2021).…”

“…Modelos demográficos de dispersão populacional indicam ainda, que considerando uma chegada a 13.800 AP dos primeiros habitantes do Brasil, partindo da abertura oeste da geleira Cordilleran (i.e. rota da costa do Pacífico) a 17.000 AP, a velocidade da dispersão necessária seria de 4,1 Km por ano, algo dentro do observado para grupos caçadores-coletores atuais (DELSER et al, 2021). De todo modo o continente já estava amplamente ocupado a ~13.200-12.000 AP (DELSER et al, 2021;SUTTER, 2021), usando como entrada o Istmo do Panamá, inicialmente através da costa do Pacífico (WANG et al, 2007;BODNER et al, 2012;DILLEHAY et al, 2017;LINDO et al, 2017;BRANDINI et al, 2018) e/ou da costa do Atlântico (GÓMEZ-CARBALLA et al, 2018).…”

“…rota da costa do Pacífico) a 17.000 AP, a velocidade da dispersão necessária seria de 4,1 Km por ano, algo dentro do observado para grupos caçadores-coletores atuais (DELSER et al, 2021). De todo modo o continente já estava amplamente ocupado a ~13.200-12.000 AP (DELSER et al, 2021;SUTTER, 2021), usando como entrada o Istmo do Panamá, inicialmente através da costa do Pacífico (WANG et al, 2007;BODNER et al, 2012;DILLEHAY et al, 2017;LINDO et al, 2017;BRANDINI et al, 2018) e/ou da costa do Atlântico (GÓMEZ-CARBALLA et al, 2018). É preciso ponderar o fato de que quaisquer vestígios de ocupação inicial deixados nas plataformas continentais costeiras que se encontravam expostas durante o UMG, hoje provavelmente estão sob mais de uma centena de metros (~100-120 metros) de água dos Oceanos Pacífico e Atlântico, o que portanto dificulta enormemente o acesso aos vestígios do povoamento inicial da América do Sul e do continente americano como um todo, além de enviesar as inferências tanto sobre a data de entrada, quanto sobre as rotas migratórias utilizadas (LAMBECK et al, 2014;GOLDBERG;MYCHAJLIW;HADLY, 2016;SUTTER, 2021).…”