欧洲地区目前发现最早的古人类是生活在五十万年前左右的海德堡人。海德堡人所代表的古代人群被认为是尼安德特人和智人的共同祖先，曾广泛分布在非洲和欧洲地区。三十万年前左右，尼安德特人出现在欧洲，之后在这片土地上一直生活到旧石器时代晚期。
--年前属于前奥瑞纳文化时期。随着旧石器时代晚期革命的发生，解剖学意义上的现代人开始以极快的速度在欧亚大陆扩散，欧洲大陆也在4.5万年前左右现了第一批现代人移民。2016年，身在德国马普所的中国学者付巧妹领导了对51个欧洲古人类样本的DNA检测，其中包括了4万年前左右生活在罗马尼亚地区的Oase1和4.5万年前左右生活在西西伯利亚地区的Ust’Ishim，这是目前所知最早进入高纬度地区的现代人移民。令人意外的是，这两个样本的父系都属于Y染色体单倍群K2a，而K2a的下游支系在现代则主要分布在欧亚大陆东部地区。
与现代样本进行全基因组比较发现，Ust’Ishim和Oase1相对于欧洲人群，更接近于今天的东部亚洲人群。但在与融入来自中东地区移民前的古欧洲人群进行比较后发现，这两个样本与东亚人群和古欧洲人群的遗传距离相当。这说明Ust’Ishim和Oase1所代表的人群已经从中东地区的欧亚大陆奠基人群中脱离，但几乎在古欧洲人群和东部亚洲人群分离的同时，也从两者的共同祖先人群中分化了出来。
由此可以看出，在五万到四万年前，欧亚大陆地区的人群经历了非常剧烈的分化与急速的向外扩散。这一发现表明，从现有人群的遗传标记分布来推测古代人群的分布与迁徙路线是非常困难的。
Oase1样本同时毫无疑问的展现了现代人进入欧洲后与当地尼安德特人的相遇和交流，这个样本所携带的尼安德特人遗传基因高达6%到9%，通过对基因片段杂合程度的分析，他的4到6代祖先中有一个纯种的尼安德特人。
此外，通过与现代人群的分析比较发现，这两个样本所代表的人群对于现代欧洲人群或其他地区的现代人群都没有遗传上的贡献。也就是说，这个两个样本所代表的古代人群在历史上的某个时期已经“灭绝”了，使他们成为了人群演化中的“盲端”。这一灭绝事件很可能发生于3.9万年前，那一时期位于意大利的那不勒斯火山发生了大规模喷发，喷发形成的火山灰造成了欧洲地区大范围的降温与人类活动的急剧减少。
-年前属于奥瑞纳文化时期。在这一降温事件结束之后，欧洲出现了一批新的人群，这一人群在遗传和文化上与前一人群都有所不同，这个新人群以发现于俄罗斯顿河流域3.7万年前的Kostenki14和比利时3.5万年前的GoyetQ116-1为代表，在遗传上被称为“古代西欧狩猎采集人群”。这一人群创造了奥瑞纳文化。奥瑞纳文化以精美的洞穴壁画和“维纳斯”雕像而闻名，这些艺术上的成就也被视作现代人“认知革命”的代表。
从全基因组分析，这一人群对现代欧洲人有着一定的遗传贡献，是现代欧洲人的祖先人群之一。更为令人惊讶的是，后来对远在BJ的田园洞人样本进行检测时，发现其与GoyetQ116-1之间存在共享的遗传信号。说明在四万年前到三万五千年前之间，从BJ到比利时存在有一条基因交流的“桥梁”，这也反映出古代不同地区人群之间可能存在非常复杂而庞大的基因交流网络。
-年前属于格拉维特文化时期。奥瑞纳文化在欧洲从年前持续到年前。在年前，一个来自欧洲东部地区的文化进入了西欧地区，考古上被称为格拉维特文化。格拉维特文化人群进一步继承和发展了奥瑞纳人群的洞穴壁画和雕刻艺术，分布在欧洲西部的格拉维特文化以洞穴遗址为主，分布在欧洲东部的格拉维特文化遗存则主要出现在旷野，以具有仪式感的墓葬而闻名。
松基尔遗址位于莫斯科以东200公里的郊外，距今约3.4万到3.2万年，主要包括两个被誉为欧洲格拉维特文化时期最为宏伟的墓葬。墓葬1埋葬着一个成年男性，墓葬2埋葬着两个少年以及一段成年人的股骨。两个墓葬里都铺满了红色的赭石涂料，以及大量精美的陪葬品。包括25只象牙手镯，数百颗狐狸牙装饰的帽子、皮带，象牙雕塑、衣物和长矛。墓葬中发现了超过个象牙珠，生产这些珠子至少要耗费小时的人工。整个墓葬从埋葬的方式到陪葬的物品都充满了仪式感，该遗址是最早的仪式墓葬之一，也是人类信仰产生的古老证据。
2017年，科学家对两个墓葬中的四个人类样本进行了全基因组测试，测试结果显示四个样本全都是男性，其Y染色体单倍群都属于C1a2。但是，进一步对常染色体的分析却显示这四个个体并没有很密切的亲缘关系。通过对这些个体常染色体的纯合程度进行分析，并没有发现近亲通婚的情况，而且应该是来自一个200人以上的族群。这反映出当时的人群已经能够建立起广泛而复杂的社群网络，以有效的避免近亲繁殖的现象。
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