古遗传学（英语：Archaeogenetics）是运用各种分子遗传方法和DNA资源研究古DNA的学科，可应用于人类、动物和植物标本的遗传分析。古代DNA可从各类化石标本中提取，包括骨骼、蛋壳以及人类和动物标本中人工保存的组织；植物方面，古代DNA可从种子和组织中提取。古遗传学为我们提供了关于古代种群迁徙、驯化事件以及动植物演化的遗传证据。将古代DNA与现代遗传种群的DNA交叉比对，研究人员能够开展比较研究，在古代DNA受损时提供更完整的分析。
“古遗传学”一词来源于希腊语词根arkhaios（意为“古代”）和genetics（意为“遗传学研究”）。该术语由考古学家科林·伦福儒创造，伦福儒于2000年将其用于描述将遗传学方法应用于探讨欧洲人口史前史的跨学科研究。另一种常被引用的定义来自安东尼奥·阿莫里姆（António Amorim），他于1999年将古遗传学定义为“将分子遗传学方法应用于重建人类历史”的学科。该领域的思想渊源可追溯至鲍林（Linus Pauling）和朱克坎德尔（Emile Zuckerkandl）于1963年提出的分子演化钟概念。
2021年2月，科学家成功从一头距今逾百万年的猛犸象骨骼中提取并测序了迄今已知最古老的DNA。
早期研究
;路德维克·赫兹菲尔德（Ludwik Hirszfeld, 1884–1954）
路德维克·赫兹菲尔德是一位波兰微生物学家和血清学家，曾担任第二届国际输血大会血型分组主席。他与埃里希·冯·邓格尔恩（Erich von Dungern）于1910年共同奠定了血型遗传学的基础，并在此后毕生为该领域作出重要贡献。他长期研究ABO血型。在1919年的一项研究中，赫兹菲尔德记录了马其顿前线人员的ABO血型与发色，发现二者之间不存在相关性。他还观察到，从西欧至印度，A型血频率呈递减趋势，而B型血频率则相反。他推测，这种东西向血型比率分布源于以A型或B型为主的两种血型自O型血突变而来，并经由人口迁徙和混居而扩散。
;亚瑟·穆兰特（Arthur Mourant, 1904–1994）
亚瑟·穆兰特是一位英国血液学家和化学家，曾获包括皇家学会院士在内的多项殊荣。他整理了现有的血型基因频率数据，通过对众多种群血型的研究，为世界基因图谱的建立作出了重大贡献。穆兰特发现了路易斯、汉肖（Henshaw）、凯尔和恒河猴系统的新血型抗原，并分析了血型与多种疾病的关联。他还深入研究了遗传多态性的生物学意义。他的工作为古遗传学奠定了基础，因为它促进了人与人之间生物亲缘关系遗传证据的分离——此前遗传证据正是被用于这一目的——并为种群遗传学理论的检验提供了素材。
;威廉·博伊德（William C. Boyd, 1903–1983）
威廉·C·博伊德是一位美国免疫化学家和生物化学家，因其1950年代对种族遗传学的研究而声名卓著。1940年代，博伊德与卡尔·O·伦科宁（Karl O. Renkonen）独立发现凝集素对不同血型的反应有所不同——他们发现利马豆和巢菜的粗提取物能使A型血红细胞发生凝集，但对B型和O型血无效。这一发现最终促成了数千种含有这类蛋白质的植物被陆续揭示。为探究种族差异以及各种族群体的分布和迁徙规律，博伊德系统性地采集并分类来自世界各地的血液样本，由此发现血型不受环境影响、属于遗传性状。在其1950年出版的著作《人类遗传学与种族》（Genetics and the Races of Man）中，博伊德依据不同的血型谱系将世界人口划分为13个种族，并将人类种族界定为“拥有不同等位基因的种群”。与遗传性状相关的遗传特征研究中，血型研究至今仍是信息最为丰富的来源之一。和密集立体重建（Dense Stereo Reconstruction）等技术手段也可用于发掘区域的探测。发掘工具包括刀具、刷子和尖头泥铲，用于将化石从土中取出。
为避免污染古代DNA，标本出土后须立即戴手套处理，并在−20°C条件下保存。在未曾进行其他DNA分析的实验室中进行分析，也有助于防止污染。骨骼须研磨成粉末，经溶液处理后再进行聚合酶链反应（PCR）。
DNA保存困难，这是因为骨骼的化石化过程会导致DNA降解，通常由土壤中的细菌和真菌引发化学变化。从化石中提取DNA的最佳时机是出土后不久，因为此时DNA含量约为储存骨骼的六倍。提取地点的温度也影响可获取的DNA量——若化石出土于气候较暖地区，DNA扩增的成功率会明显下降。化石所处环境的骤然改变同样影响DNA保存；挖掘本身导致的环境突变可能引发DNA分子的理化变化。此外，DNA保存还受到出土后处理方式（如冲洗、刷洗和日晒）、pH值、辐射、骨骼和土壤的化学成分以及水文条件等因素的影响。化石DNA的降解可分为三个成岩阶段：第一阶段为细菌腐烂，估计可导致DNA降解15倍；第二阶段为骨骼化学降解，主要通过脱嘌呤作用进行；第三阶段发生在化石出土并储存之后，此时骨骼DNA降解速度最为迅速。其中一种常用方法利用硅结合聚合酶链反应，从骨骼样本中采集古代DNA。
从化石中提取古代DNA并进行分析面临诸多挑战。DNA会持续断裂，生物体在世时断裂可得到修复，但死亡后修复停止，DNA随之降解，导致样本中DNA链长度约仅100个碱基对。污染是整个提取过程中的另一重要挑战：样本中常混有细菌DNA等外源DNA，因此需要为古代DNA提取工作配备独立的通风系统和操作空间。新鲜出土的化石是最佳样本，因为不当冲洗可能导致霉菌滋生。由于标本的独特性导致实验难以重复，各方法孰优孰劣也难以形成共识。基于硅的提取方法的主要步骤如下：该技术可同时扩增和测序样本中的所有DNA片段，即便高度片段化、浓度极低亦可胜任。被证明在古代DNA分析中具有很强的效力，可避免样品损失、模板底物竞争以及复制过程中的误差传递。
分析古代DNA序列最常用的方法是将其与已知序列进行比对，可依据不同目的采用不同方式。
通过使用BLASTN等软件将化石DNA序列与已知物种序列进行比对，可确定化石所属物种。此外，也可通过查找aDNA序列中的特定遗传标记进行物种鉴定。例如，美洲原住民种群以华莱士（Wallace）等人所界定的特定线粒体RFLP和缺失为特征。
对古代DNA序列的比较研究还可揭示两个物种之间的演化关系。古代物种与现存近缘物种DNA之间的碱基差异数量，可用于推算两者自共同祖先分化以来的时间。
应用
人类考古学
非洲
现代人类被认为至少在距今20万年前（kya）已在非洲完成演化，部分证据甚至指向超过30万年前。对线粒体DNA（mtDNA）、Y染色体DNA和X染色体DNA的分析表明，最早离开非洲的种群规模约为1500名男性和女性。
欧洲
mtDNA分析表明，现代人类在距今6至7万年前以单次迁徙事件占领了欧亚大陆。遗传证据显示，人类在近东和欧洲的定居不早于5万年前。卡瓦利-斯福扎（Cavalli-Sforza）对遗传-地理格局的分析使其得出结论：新石器时代伊始，大批近东种群涌入欧洲。
南亚
南亚在现代人类走出非洲后的地理扩散中发挥了重要的廊道作用。印度基因库的构成来自最早定居者，以及不早于8000年前自西亚和中亚迁入的人群。
东亚
对mtDNA和NRY（Y染色体非重组区）序列的分析表明，走出非洲的第一次主要扩散经由阿拉伯半岛和印度海岸发生于5至10万年前；第二次主要扩散则发生于喜马拉雅山脉以北地区，时间为1.5至5万年前。
研究者就东亚内部南北向迁徙的程度进行了大量研究。美洲原住民mtDNA单倍群的历史估计在1.5至2万年前，但不同研究的估计值存在一定差异。澳大利亚和新几内亚的原住民在表型上高度相似，但mtDNA研究表明，这是由于在相似环境下生活所致的趋同演化。
动物驯化
古遗传学已被用于研究动物的驯化历程。通过分析驯化动物种群的遗传多样性，研究人员可以在DNA中寻找遗传标记，从而深入了解祖先物种的潜在性状。古遗传学方法也已被用于研究狗的驯化历程。遗传学研究已表明，所有家犬均为灰狼的后代，但犬的驯化发生的时间、地点及次数目前尚无定论。部分遗传学研究认为存在多次独立驯化，而另一些研究则持相反意见。考古发现通过提供关于家犬驯化历程的实物证据，有助于厘清这段复杂的历史。随着早期人类驯化狗，考古遗址中埋葬犬只的遗骸日益增多，不仅为考古学家提供了更多研究素材，也为了解早期人类文化提供了线索。
参考文献
Cann, R.L., Stoneking, M., and Wilson, A.C., 1987, Mitochondrial DNA and human evolution, Nature* 325; pp 31–36
Cavalli-Sforza, L. L., Menozzi, P., and Piazza, A., 1994, The History and Geography of Human Genes*. Princeton: Princeton University Press.
Renfrew, A.C., and Boyle, K.V., (Eds), 2000, Archaeogenetics: DNA and the population prehistory of Europe*. Cambridge: McDonald Institute for Archaeological Research.
*Amorim A (1999) Archaeogenetics. Journal of Iberian Archaeology 1: 15-25
*Pauling L, Zuckerkandl E (1963) Chemical paleogenetics: molecular restoration studies of extinct forms of life. Acta Chem. Scand 17: 89
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