आइनुओं का रंग अन्य जापानियों से गोरा होता है और उनके शरीर पर बाल ज़्यादा होते हैं (पुराने ज़माने में आइनू पुरुष अक्सर घनी दाढ़ियाँ रखा करते थे)। इस कारण से कुछ वैज्ञानिकों का कभी यह मानना हुआ करता था के इनका सम्बन्धयूरोप के लोगों से है। लेकिनआनुवंशिकी (यानि जॅनॅटिक्स) के अध्ययन से पता चला है कि इनका यूरोपीय लोगों से कोई सम्बन्ध नहीं।पितृवंश समूह के नज़रिए से यह अधिकतरपितृवंश समूह डी के वंशज पाए गए हैं, जो जापान में काफ़ी पाया जाता है और जापान के बाहर केवलतिब्बत औरभारत केअण्डमान द्वीपसमूह में ही अधिक मिलता है।[3]मातृवंश समूह की दृष्टि से आइनूओं मेंमातृवंश समूह वाइ,मातृवंश समूह डी,मातृवंश समूह ऍम7ए औरमातृवंश समूह जी1 मिलते है।[3][4][5] ये सभीपूर्वी एशिया,मध्य एशिया और कुछ हद तकउत्तर औरदक्षिण अमेरिका में मिलते हैं। पितृवंश और मातृवंश दोनों ही संकेत देते हैं कि आइनू लोग पूर्वी एशिया के ही क्षेत्र में उत्पन्न हुए हैं।
2001 तक क्रैनियल अध्ययन काकेशियन के लिए रूपात्मक और आनुवंशिक संबंध का सुझाव देते हैं। ये संबंध पुरापाषाण युग से हैं। अध्ययन ने निष्कर्ष निकाला कि ऐनू को "यूरेशियन" के रूप में वर्णित किया जा सकता है।[6]
इशिदा एट अल के अनुसार, 2009 में अधिकांश जोमन दक्षिणी साइबेरिया के कांस्य युग से मिलता जुलता है। इस बात के प्रमाण हैं कि जोमोन यूरेशिया (यूरोप), मध्य एशिया या दक्षिणी साइबेरिया के पश्चिमी आधे भाग में पैलियोलिथिक लोगों की विशेषताओं को बरकरार रखता है।[7] कई अध्ययनों और वैज्ञानिकों (जैसे कि 2015 और 2019 में नोरिको सेगुची) ने निष्कर्ष निकाला है कि जोमोन दक्षिणी साइबेरिया में स्थित पैलियोलिथिक आबादी से आता है। पैलियोलिथिक दक्षिण साइबेरियाई भी पैलियोलिथिक यूरोपीय और मध्य पूर्वी से संबंधित थे।[8][9]
HLA I और HLA II जीन और HLA-A, -B, और -DRB1 जीन आवृत्तियों का आनुवंशिक विश्लेषण Ainu को अमेरिका के स्वदेशी लोगों, विशेष रूप से प्रशांत नॉर्थवेस्ट आबादी जैसे Tlingit से जोड़ता है। वैज्ञानिकों का सुझाव है कि ऐनू और मूल अमेरिकी समूहों के मुख्य पूर्वजों को दक्षिणी साइबेरिया में पैलियोलिथिक समूहों में वापस खोजा जा सकता है।[10]
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