A genomic snapshot of demographic and cultural dynamism in Upper Mesopotamia during the Neolithic Transition

Upper Mesopotamia played a key role in the Neolithic Transition in Southwest Asia through marked innovations in symbolism, technology, and foodways. We present thirteen ancient genomes (c.8500-7500 calBCE) from Pre-Pottery Neolithic Çayönü in the Tigris basin together with bioarchaeological and material culture data. Our findings reveal that Çayönü was a genetically diverse population, carrying a mixed ancestry from western and eastern Fertile Crescent, and that the community received immigrants. Our results further suggest that the community was organised along biological family lines. We document bodily interventions such as head-shaping and cauterization among the individuals examined, reflecting Çayönü's cultural ingenuity. Finally, we identify Upper Mesopotamia as the likely source of eastern gene flow into Neolithic Anatolia, in line with material culture evidence. We hypothesise that Upper Mesopotamia's cultural dynamism during the Neolithic Transition was the product not only of its fertile lands but also of its interregional demographic connections

Spatial and temporal heterogeneity in human mobility patterns in Holocene Southwest Asia and the East Mediterranean

We present a spatiotemporal picture of human genetic diversity in Anatolia, Iran, Levant, South Caucasus, and the Aegean, a broad region that experienced the earliest Neolithic transition and the emergence of complex hierarchical societies. Combining 35 new ancient shotgun genomes with 382 ancient and 23 present-day published genomes, we found that genetic diversity within each region steadily increased through the Holocene. We further observed that the inferred sources of gene flow shifted in time. In the first half of the Holocene, Southwest Asian and the East Mediterranean populations homogenized among themselves. Starting with the Bronze Age, however, regional populations diverged from each other, most likely driven by gene flow from external sources, which we term “the expanding mobility model.” Interestingly, this increase in inter-regional divergence can be captured by outgroup-f$_3$-based genetic distances, but not by the commonly used F$_{ST}$ statistic, due to the sensitivity of F$_{ST}$, but not outgroup-f$_3$, to within-population diversity. Finally, we report a temporal trend of increasing male bias in admixture events through the Holocene

Kızılçam’da (Pınus Brutıa Ten.) Yangınla İlişkili Karakterlerin Popülasyonlar Arası Değişkenliği ve Bu Değişkenliği Ortaya Çıkartan Faktörler

In Mediterranean type ecosystems, Pinus genus species have many characters adapt to fire regimes. These characters are known to have variability between species, geographic areas, populations, and even individuals. In this thesis, the variability of the fire-related characters, serotiny level, bark thickness and self-pruning and the relations of these variations with fire regimes, altitudes and climatic factors investigated in different scales at Turkish Red Pines (Pinus brutia Ten.) which have a natural distribution in Anatolia. Additionally, the broad-sense heritability of the characters, the populations' genetic structure depend on the spatial scales and genetic diversity studied with genetic methods. The study results show that Turkish Red Pine has a relatively low serotiny level, a thick bark, and signs of self-pruning characters. These fire- related characters showed significant differences in all spatial scales. The variability of the characters is also related to some climatic factors. Based on fire-related characters' variability, elevation zones can explain fire regimes in the Muğla region, but not in the Kaş region. Turkish Red Pine has a high genetic diversity, and there are elements belonging to five ancestral populations in its genetic structure. It has been shown that the serotiny ratio (Muğla, H2 = 0.197), bark thickness (whole study area H2 = 0,287, Kaş H2 = 0,078), and the self-pruning (Muğla sites, H2 = 0,145) have signs of broad-sense heritability. Also, ıt has been suggested that the fire-related characters' spatial variatons may have arisen due to phenotypic flexibility or a selection effect leading to heterogeneity. In this study, it has been shown that the variability of fire-related characters is caused by climatic factors and fire regimes rather than genetic variation.Akdeniz tipi ekosistemlerde yayılış gösteren Pinus cinsine ait türlerde yangın rejimlerine uyarlanmalarını sağlayan birçok karakter bulunmaktadır. Bu karakterlerin türler, coğrafi alanlar, popülasyonlar ve hatta bireyler arasında değişkenliğe sahip oldukları bilinmektedir. Bu tez çalışmasında, güneybatı Anadolu’da doğal olarak yayılış gösteren Kızılçam (Pinus brutia Ten.) türünde, yangınla ilişkili karakterlerden serotinlik, kabuk kalınlığı ve doğal dal budanmasının farklı ölçeklerdeki değişkenliği ve bu değişkenliklerin yangın rejimi, rakım ve iklimsel faktörlerle ilişkileri, arazi çalışmaları gerçekleştirilecek araştırılmıştır. Buna ek olarak, Kızılçam’da yangınla ilişkili karakterlerin geniş anlamlı kalıtılabilirliği ve alansal ölçeklere bağlı olarak popülasyonların genetik yapısı ve çeşitliliği, genetik temelli araştırmalarla incelenmiştir. Çalışma sonucunda, Kızılçam’ın görece düşük bir serotinlik seviyesine ve kalın bir kabuğa sahip olduğu belirlenmiş, doğal dal budanması karakterinin varlığına dair bazı işaretler de tespit edilmiştir. İncelenen yangınla ilişkili karakterin tüm alansal ölçeklerde belirgin farklılıklar gösterdiği belirlenmiştir. Bu karakterlerde tespit edilen değişkenliğin bazı iklimsel özellikler ile de ilişkili olduğu anlaşılmıştır. Elde edilen karakter verilerindeki değişkenliğe dayanarak, Muğla bölgesinde yangın rejimlerinin yükseklik kuşakları ile açıklanabildiği, fakat Kaş’ta açıklanamadığı anlaşılmıştır. Kızılçam’ın yüksek bir genetik çeşitliliğe sahip olduğu ve genetik yapısında beş atasal popülasyona ait elementlerin bulunduğu belirlenmiştir. Serotinlik (Muğla, H2= 0,197), kabuk kalınlığı (tüm çalışma alanı, H2= 0,287, Kaş, H2= 0,078) ve doğal dal budanması (Muğla, H2= 0,145) karakterlerinde bazı katılılabilirlik işaretleri tespit edilmiştir. Ayrıca karakterlere ait alansal değişkenliğin, heterojenliğe yönelten bir seçilim etkisi ya da fenotipik esneklik nedeni ile ortaya çıkmış olabileceği ileri sürülmüştür. Bu çalışmada, yangınla ilişkili karakterlerin değişkenliğinde, genetik çeşitlilikten daha çok iklimsel faktörlerin ve yangın rejimlerinin etken olduğu gösterilmiştir

Akdeniz Bitkilerinin Yangın Sonrası Çimlenme Özelliklerinin Belirlenmesi

Fire has become a phenomenon that shape ecosystems around the world since the emergence of terrestrial plants. In Mediterranean ecosystems where natural and human-induced fires frequently occur, dominant vegetation types consist of the plant species that are managed to survive in these conditions. Some of these species have the adaptation of post-fire stimulation of germination, and they are able to reappear in high densities in the burned areas by germinating immediately after fire. To know the fire-related germination properties of these species is of importance not only to lead the post-fire management practices, but also to conserve the rare and endemic plant species in these areas.In this study, seeds of several species from Mediterranean vegetation were collected from the coastal provinces of Turkey from İzmir to Antalya. A series of laboratory experiments were conducted to test whether high temperatures and smoke appearing during a fire increase the germination percentages.Karasal bitkilerin ortaya çıkışıyla beraber yangın Dünya genelindeki ekosistemleri şekillendiren bir olgu haline gelmiştir. Doğal ve insan kaynaklı yangınların sıklıkla görüldüğü Akdeniz ekosistemlerinde bu koşullarda yaşamını sürdürmeyi başarabilmiş bitki türlerinden oluşan vejetasyon tipleri baskındır. Bunların bir kısmı yangın sonrası çimlenme uyarlanmasına sahiptir ve yanmış alanlarda hemen çimlenerek yoğun miktarda ortaya çıkabilmektedirler. Bu türlerin yangınla ilişkili çimlenme özelliklerinin bilinmesi, gerek yangından sonra yönetim uygulamalarına yön vermesi, gerekse bu alanlarda yayılış gösteren nadir ve endemik türlerin korunması bakımından önemlidir.Bu çalışmada,İzmir den Antalya iline kadar olan sahil şeridinde bulunan Akdeniz vejetasyonuna sahip arazilerden çok sayıda bitki türüne ait tohum toplanmıştır. Yangın sırasında ortaya çıkan yüksek sıcaklık ve dumanın, ele alınan bitki türlerindeki çimlenme oranlarını ve fide boylarını artırıp artırmadığı sınanmıştır

First Genomic Insights into Pre-pottery Neolithic of Upper Mesopotamia

Recent studies showed that Neolithic populations in southwest Asia included distinct gene pools in the Levant, in Central Anatolia, and in the Zagros. Further, genomic comparisons suggested that all three populations adopted sedentism and farming without major admixture or replacement from other regions. Meanwhile, the population genetic characteristics of the geographic midpoint of these regions, namely upper Mesopotamia, has not been investigated so far. Here in this study, we present the first genomic data of individuals excavated from the PPNB phase of Çayönü. Çayönü, near the upper stretches of river Tigris, is one of the early settlements discovered in southeast Anatolia at the upper-most edge of Fertile Crescent. Material culture data indicate that the Çayönü population interacted intensely with nearby regions - Anatolia, Levant, and Zagros. Despite poor DNA preservation due to harsh environmental conditions, after screening the remains of 33 individuals we managed to obtain genomic data enough for population genetics analyses from 14 individuals. We revealed that Çayönü individuals were genetically similar to early Holocene groups of C Anatolia, Levant, and Zagros, with higher affinity to the C Anatolia-Levant cline. We also modelled Çayönü as a three-way admixture utilizing qpAdm and found that pre-pottery Neolithic population of Çayönü harbored ancestry from all surrounding populations. Overall, in line with archaeological evidence, Çayönü appears to have been a melting pot of neighbouring Neolithic populations during the 9th and 8th millennia BC