EN CASTELLANO/EN CATALÀ

The first civilisations to build monumental palaces and urban centres in Europe are more genetically homogenous than expected, according to the first study to sequence whole genomes gathered from ancient archaeological sites around the Aegean Sea. The study, which is first-coauthored by Olga Dolgova, from the Centro Nacional de Análisis Genómico (CNAG-CRG), part of the Centre for Genomic Regulation (CRG), has been published in the journal Cell.

Despite marked differences in burial customs, architecture, and art, the Minoan civilization in Crete, the Helladic civilization in mainland Greece and the Cycladic civilization in the Cycladic islands in the middle of the Aegean Sea, were genetically similar during the Early Bronze age (5000 years ago).

The findings are important because it suggests that critical innovations such as the development of urban centres, metal use and intensive trade made during the transition from the Neolithic to the Bronze Age were not just due to mass immigration from east of the Aegean as previously thought, but also from the cultural continuity of local Neolithic groups.

The study also finds that by the Middle Bronze Age (4000-4,600 years ago), individuals from the northern Aegean were considerably different compared to those in the Early Bronze Age. These individuals shared half their ancestry with people from the Pontic-Caspian steppe, a large geographic region stretching between the Danube and the Ural rivers and north of the Black Sea, and were highly similar to present-day Greeks.

The findings suggest that migration waves from herders from the Pontic-Caspian steppe, or populations north of the Aegean that bear Pontic-Caspian Steppe like ancestry, shaped present-day Greece. These potential migration waves all predate the appearance of the earliest documented form of Greek, supporting theories explaining the emergence of Proto-Greek and the evolution of Indo-European languages in either Anatoliaor the Pontic-Caspian Steppe region.

The international study is led by Christina Papageorgopoulou at the Democratic University of Thrace and Anna-Sapfo Malaspinas at the University of Lausanne.

The team took samples from well-preserved skeletal remains at archaeological sites. They sequenced six whole genomes, four from all three cultures during the Early Bronze Age and two from a Helladic culture during the Middle Bronze Age.

The researchers also sequenced the mitochondrial genomes from eleven other individuals from the Early Bronze Age. Sequencing whole genomes provided the researchers with enough data to perform demographic and statistical analyses on population histories.

Sequencing ancient genomes is a huge challenge, particularly due to the degradation of the biological material and human contamination. A research team at the CNAG-CRG, played an important role in overcoming this challenge through using machine learning.

According to Oscar Lao, Head of the Population Genomics Group at the CNAG-CRG, “Taking an advantage that the number of samples and DNA quality we found is huge for this type of study, we have developed sophisticated machine learning tools to overcome challenges such as low depth of coverage, damage, and modern human contamination, opening the door for the application of artificial intelligence to palaeogenomics data.”

“Implementation of deep learning in demographic inference based on ancient samples allowed us to reconstruct ancestral relationships between ancient populations and reliably infer the amount and timing of massive migration events that marked the cultural transition from Neolithic to Bronze Age in Aegean,” says Olga Dolgova, postdoctoral researcher in the Population Genomics Group at the CNAG-CRG.

The Bronze Age in Eurasia was marked by pivotal changes on the social, political, and economic levels, visible in the appearance of the first large urban centres and monumental palaces. The increasing economic and cultural exchange that developed during this time laid the groundwork for modern economic systems—including capitalism, long-distance political treaties, and a world trade economy.

Despite their importance for understanding the rise of European civilisations and the spread of Indo-European languages, the genetic origins of the peoples behind the Neolithic to Bronze Age transition and their contribution to the present-day Greek population remain controversial.

Future studies could investigate whole genomes between the Mesolithic and Bronze Age in the Armenian and Caucasus to help further pinpoint the origins of migration into the Aegean, and to better integrate the genomic data with the existing archaeological and linguistic evidence.

EN CASTELLANO

El ADN antiguo revela el origen de las primeras civilizaciones de la Edad del Bronce en Europa

Las primeras civilizaciones que construyeron palacios monumentales y centros urbanos en Europa son genéticamente más homogéneas de lo esperado, según la primera secuenciación de genomas completos recolectados de antiguos sitios arqueológicos alrededor del mar Egeo. El estudio, cuya primera coautora es Olga Dolgova, del Centro Nacional de Análisis Genómico (CNAG-CRG), que forma parte del Centro de Regulación Genómica (CRG), ha sido publicado en la revista Cell.

A pesar de las marcadas diferencias en las costumbres funerarias, la arquitectura y el arte, la civilización Minoica en la isla de Creta, la civilización Heládica en la Grecia continental y la civilización Cicládica en las islas Cícladas en medio del Mar Egeo, fueron genéticamente similares durante la temprana Edad del Bronce (hace 5.000 años).

Los hallazgos son importantes porque sugieren que las innovaciones fundamentales entre la transición del Neolítico a la Edad del Bronce, como el desarrollo de centros urbanos, el uso de metales y el comercio intensivo, no se deben solo a la inmigración masiva desde el este del Egeo, tal y como se pensaba, sino también de la continuidad cultural de los grupos neolíticos locales.

El estudio también desvela que en la etapa Mediana de la Edad del Bronce (entre 4000 y 4.600 años), los individuos en el lado norte del Egeo eran considerablemente diferentes en comparación con los de la temprana Edad del Bronce. Estos individuos compartían la mitad de su linaje con personas de la estepa póntico-caspia, una gran región geográfica que se extiende entre los ríos Danubio y Ural, al norte del Mar Negro. Estos individuos eran muy parecidos a los griegos actuales.

Los hallazgos sugieren que las olas de migración de los pastores de la estepa póntico-caspia, o poblaciones al norte del Egeo que tienen una ascendencia similar a la estepa póntico-caspia, dieron forma a la Grecia actual. Todas estas posibles olas de migración precedieron la aparición del primer texto del lenguaje griego. Esto respalda las teorías del proto-griego y de la evolución de las lenguas indoeuropeas en Anatolia o en la región de la estepa póntico-caspia.

El estudio internacional está dirigido por Christina Papageorgopoulou de la Universidad Democrática de Tracia y Anna-Sapfo Malaspinas de la Universidad de Lausana. El equipo tomó muestras de restos óseos bien conservados en varios sitios arqueológicos. Secuenciaron seis genomas completos, cuatro de las tres culturas de la Edad del Bronce Antiguo y dos de una cultura Heládica durante la Edad del Bronce Mediana.

El equipo de investigación también secuenció los genomas mitocondriales de otros once individuos de la temprana Edad del Bronce. La secuenciación de genomas completos proporcionó a los investigadores datos suficientes para realizar los análisis demográficos y estadísticos de las historias de las poblaciones.

La secuenciación de genomas antiguos es un gran desafío, particularmente debido a la degradación del material biológico y la contaminación humana. Un equipo científico del CNAG-CRG, superó estas limitaciones mediante el uso de “machine learning” o aprendizaje automático.

Según Oscar Lao, Jefe del Grupo de Genómica de Poblaciones del CNAG-CRG, “La cantidad de muestras y la calidad del ADN que encontramos es enorme para este tipo de estudios. Nos hemos aprovechado de esto, desarrollando sofisticadas herramientas de aprendizaje automático para superar desafíos como la baja profundidad de cobertura o los restos dañados o contaminados, abriendo la puerta a la aplicación de la inteligencia artificial a los datos paleogenómicos".

“La implementación del aprendizaje profundo en la inferencia demográfica basada en muestras antiguas nos permitió reconstruir las relaciones ancestrales entre las poblaciones antiguas e inferir de manera fiable el volumen y el momento de las migraciones masivas que marcaron la transición cultural del Neolítico a la Edad del Bronce en el Egeo,” afirma Olga Dolgova, investigadora postdoctoral en el Grupo de Genómica de Poblaciones del CNAG-CRG.

La Edad del Bronce en Eurasia estuvo marcada por cambios fundamentales a nivel social, político y económico, visibles en la aparición de los primeros grandes centros urbanos y palacios monumentales. El creciente intercambio económico y cultural que se desarrolló durante este tiempo sentó las bases para los sistemas económicos modernos, incluido el capitalismo, los tratados políticos de larga distancia y una economía comercial mundial.

A pesar de su importancia para comprender el surgimiento de las civilizaciones europeas y la evolución de las lenguas indoeuropeas, incluyendo el castellano, los orígenes genéticos de los pueblos responsables de la transición del Neolítico a la Edad del Bronce y su contribución a la población griega actual siguen siendo polémicos.

Futuros estudios podrían apuntar hacia la investigación de los genomas completos entre el Mesolítico y la Edad del Bronce en Armenia y el Cáucaso para identificar los orígenes de la migración hacia el Egeo y para integrar mejor los datos genómicos con los datos arqueológicos existentes.

EN CATALÀ

L’ADN antic revela l’origen de les primeres civilitzacions de l’edat del bronze a Europa

Les primeres civilitzacions que van construir palaus monumentals i centres urbans a Europa són genèticament més homogènies del que es pensava, segons la primera seqüenciació de genomes complets recol·lectats a excavacions arqueològiques al voltant del mar Egeu. Olga Dolgova del Centre Nacional d’Anàlisi (CNAG-CRG), que forma part del Centre de Regulació Genòmica (CRG), és la primera coautora de l’estudi que ha estat publicat a la revista Cell.

Tot i les marcades diferències en els costums funeraris, l’arquitectura i l’art, la civilització Minoica a l’illa de Creta, la civilització Hel·làdica a la Grècia continental i la civilització Ciclàdica a les illes Cíclades al mig del mar Egeu, van ser genèticament similars durant l’edat del bronze primerenca (fa 5.000 anys).

Les troballes són importants perquè suggereixen que les innovacions fonamentals entre la transició del Neolític a l’edat del bronze com el desenvolupament de centres urbans, l’ús de metalls i el comerç intensiu, no es deuen només a la immigració massiva des de l’est de l’Egeu, tal com es pensava, sinó també a la continuïtat cultural dels grups neolítics locals.

L’estudi també desvela que a l’etapa mitjana de l’edat del bronze (entre 4.000 i 4.600 anys), els individus al costat nord de l’Egeu eren considerablement diferents en comparació amb els de l’edat del bronze primerenca. Aquests individus compartien la meitat del seu llinatge amb persones de l’estepa Pòntic-Càspia, una gran regió geogràfica ubicada entre els rius Danubi i Ural, al nord del mar Negre. Aquests individus eren molt semblants als grecs actuals.

Les troballes suggereixen que les onades de migració dels  pastors de l’estepa Pòntic-Càspia, o poblacions al nord de l’Egeu que tenen una ascendència similar a l’estepa Pòntic-Càspia, van donar forma a la Grècia actual. Totes aquestes possibles onades de migració van precedir l’aparició del primer text del llenguatge grec. Això reforça les teories del proto-grec i de l’evolució de les llengües indoeuropees a Anatòlia o a la regió de l’estepa Pòntic-Càspia.

L’estudi internacional ha estat dirigit per Christina Papageorgopoulou de la Democratic University of Thrace i Anna-Sapfo Malaspinas de la University of Lausanne. L’equip va agafar mostres de restes òssies ben conservades a diferents excavacions arqueològiques. Van seqüenciar sis genomes complets, quatre de les tres cultures de l’edat del bronze antic i dos d’una cultura Hel·làdica durant l’edat del bronze mitjana.

L’equip investigador també va seqüenciar els genomes mitocondrials d’altres onze individus de l’edat del bronze primerenca. La seqüenciació de genomes complets va proporcionar dades suficients per fer les anàlisis demogràfiques i estadístiques de les històries de les poblacions.

La seqüenciació de genomes antics és un gran repte, principalment degut a la degradació del material biològic i a la contaminació humana. Un equip científic del CNAG-CRG, va superar aquestes limitacions mitjançant l’ús de machine learning o aprenentatge automàtic.

Segons l’Òscar Lao, cap del grup de Genòmica de Poblacions del CNAG-CRG, “Aprofitant que la quantitat de mostres i la qualitat de l’ADN que vam trobar és molt gran comparat amb altres estudis d’aquest tipus, hem desenvolupat eines sofisticades d’aprenentatge automàtic per superar reptes com la baixa profunditat de cobertura o les restes contaminades o fetes malbé, obrint la porta a l’aplicació de la intel·ligència artificial a les dades paleogenòmiques".

“La implementació de l’aprenentatge profund en la inferència demogràfica basada en mostres antigues ens va permetre reconstruir les relacions ancestrals entre les poblacions antigues i inferir de manera fiable el volum i el moment de les migracions massives que van marcar la transició cultural del Neolític a l’edat del bronze a l’Egeu”, afirma Olga Dolgova, investigadora postdoctoral al grup de Genòmica de Poblacions del CNAG-CRG.

L’edat del bronze a Euràsia va estar marcada per canvis fonamentals a escala social, política i econòmica, visibles en l’aparició dels primers grans centres urbans i palaus monumentals. El creixent intercanvi econòmic i cultural que es va desenvolupar durant aquesta època va fixar les bases pels sistemes econòmics moderns, inclòs el capitalisme, els tractats polítics de llarga distància i una economia comercial mundial.

Tot i la seva importància per a comprendre el sorgiment de les civilitzacions europees i l’evolució de les llengües indoeuropees, incloent-hi el català, els orígens genètics dels pobles responsables de la transició del Neolític a l’edat del bronze i la seva contribució a la població grega actual segueixen sent polèmics.

Futurs estudis podrien apuntar cap a la investigació dels genomes complets entre el Mesolític i l’edat del bronze a Armènia i el Caucas per identificar els orígens de la migració cap a l’Egeu i per integrar millor les dades genòmiques amb les dades arqueològiques existents.