Genomic insights into the population history of circumpolar Arctic dogs

The Siberian and North American Arctic have both borne witness to numerous migrations of humans and with them their dogs. This PhD thesis is based on whole genome data from 22 Siberian dogs and 72 North American Arctic dogs, in addition to 186 mitochondrial genomes Siberian and North American Arctic dogs. Mitochondrial genome data allowed for the identification of migration events that introduced distinct dog populations to North America, associated with different cultural complexes arriving to the region. A novel mitochondrial clade was also identified in dogs from eastern Siberia and Alaska. Genetic analysis was performed to confirm the macroscopic identification of fur used to make clothing in the Arctic in conjunction with stable isotope analyses to explore dietary differences of dog populations across the circumpolar region. The whole genome data generated for this PhD also detected and explored evidence for several gene flow events from West Eurasian dogs into the dogs of Siberia starting 10,900 BP. There was an additional gene flow event that introduced Near East related ancestry to the dogs of the Siberian Steppe before the Late Bronze Age. Dogs carrying this West Eurasian ancestry spread throughout Siberia, reaching northwestern Siberia by the Iron Age, by 2,000 BP. Further gene flow was detected later in Siberia from West Eurasia a thousand years later. North American Arctic dogs universally carry the Near East related ancestry that is seen in Siberian dogs starting in the Bronze Age, showing it had reached the Bering Strait before the ancestors of the Inuit departed Siberia for Alaska. Once in North America Inuit dogs experienced several other gene flow events from pre-contact subarctic dogs, modern European dogs, and wolves. The population structure seen in North American Arctic dogs reflects geography and the subsequent isolation as well as population turnover events associated with catastrophic epidemics in the dog populations. Finally, a simple method was developed to evaluate and remove human contamination from ancient DNA datasets originating from faunal taxa. All together this thesis has compiled genomic information from 94 Arctic dogs to shed light upon the genetic history of these dogs from the early Holocene through to the present day. This dataset has been able to provide insight not only into past dynamics of Arctic dogs but also a much needed resource for understanding and preserving the indigenous dog populations still present in the Arctic that face continued challenges of globalisation and climate change.Där har varit många migrationer av människor, och med dem deras hundar, i de sibiriska och nordamerikanska delarna av Arktis. Denna doktorsavhandling är baserad på hela genomdata från 22 sibiriska hundar och 72 nordamerikanska arktiska hundar, samt 186 mitokondriella genom från arktiska hundar från Sibirien och Nordamerika. De mitokondriella genomen möjliggjorde identifiering av migrationer av hundar som introducerade distinkta populationer till Nordamerika, associerade med olika kulturella komplex som anlände till regionen. En ny mitokondriell klad identifierades också hos hundar från östra Sibirien och Alaska. Genetiska analyser utfördes för att bekräfta den makroskopiska identifieringen av päls som användes för att göra kläder i Arktis tillsammans med stabila isotopanalyser för att undersöka dietskillnaderna hos hundpopulationer i den cirkumpolära regionen. Hela genomdata som genererats i denna avhandling upptäckte och undersökte bevis för flera genflöden från västra -eurasiska hundar till sibiriska hundar med början för 10 900 B.P. Det fanns ytterligare ett genflöde före den sena bronsåldern som introducerade börd från Främre Orienten till hundar från den sibiriska stäppen. Hundar som bär denna väst-eurasiska härkomst spred sig över Sibirien och hade nått de nordvästra delarna vid tiden för järnålderns början. Ytterligare genflöde upptäcktes senare i Sibirien från Västeurasien med början för 1 000 år sedan. De arktiska hundarna från Nordamerika har samma börd från Främre Orienten som ses i de sibiriska hundarna i början av bronsåldern, vilket visar att detta genflöde hade nått Berings sund innan förfäderna till inuiterna lämnade Sibirien för Alaska. När de hade nått Nordamerika upplevde de inuitiska hundarna flera andra genflöden från för-kontakt subarktiska hundar, moderna europeiska hundar och vargar. Befolkningsstrukturen i de arktiska hundarna från Nordamerika återspeglar geografi och den efterföljande isoleringen, samt befolkningsomsättningar förknippade med katastrofala epidemier i hundpopulationerna. Slutligen utvecklades en enkel metod för att utvärdera och ta bort mänskliga kontamineringar från gammalt DNA som härrör från fauna. Sammantaget har denna avhandling sammanställt genomisk information från 94 arktiska hundar för att belysa den genetiska historien för dessa hundar från tidigt Holocen till nutid. Dessa data har kunnat ge insikter i den historiska dynamiken hos arktiska hundar, samt också tjäna som en välbehövlig resurs för att förstå och bevara de inhemska hundpopulationer som fortfarande finns i Arktis och som står inför fortsatta utmaningar av globalisering och klimatförändringar