Η σημερινή εξέταση μιτοχονδριακού DNA μας έχει δώσει πολλές πολύτιμες πληροφορίες για την πρώιμη ιστορία της ανθρωπότητας. Η πιο σημαντική συνεισφορά του ήταν η επαλήθευση της θεωρίας εκτός Αφρικής, γνωστή και ως η πρόσφατη υπόθεση της ενιαίας προέλευσης. Η θεωρία εκτός Αφρικής υποστηρίζει ότι όλη η ανθρωπότητα προέρχεται από μια ιδρυτική ομάδα που προέρχεται από την Ανατολική Αφρική, πιθανώς κάπου γύρω από τη σύγχρονη Τανζανία. Ο κύριος ανταγωνιστής του, που τώρα έχει απορριφθεί σε μεγάλο βαθμό, είναι η θεωρία της πολλαπλής προέλευσης, μια ομάδα σχετικών ισχυρισμών ότι η ανθρωπότητα προήλθε χωριστά σε διαφορετικές περιοχές, από διαφορετικούς προανθρώπινους πιθήκους και στη συνέχεια διασταυρώθηκε.
Το είδος του τεστ DNA που χρησιμοποιείται πιο συχνά για τη μελέτη της πρώιμης προέλευσης της ανθρωπότητας είναι το τεστ mtDNA, γνωστό και ως μιτοχονδριακό DNA. Το μιτοχονδριακό DNA αποτελείται από μικρά κομμάτια DNA που βρίσκονται στα μιτοχόνδρια (ηλεκτρικά εργοστάσια) των κυττάρων. Μεταβιβάζεται μητρογραμμικά, που σημαίνει ότι παίρνετε το mtDNA σας από τη μητέρα σας. Υπάρχει ένας άλλος τύπος DNA, το Υ-χρωμοσωμικό DNA, που μεταδίδεται πατρογραμμικά. Διαφορετικές μορφές εξέτασης DNA συνδέονται και με τα δύο. Ο λόγος για τον οποίο αυτοί οι δύο τύποι DNA είναι μοναδικά χρήσιμοι για τη μελέτη των πρώιμων ανθρώπινων μεταναστεύσεων είναι ότι είναι το μόνο DNA που δεν ανακατασκευάζεται συνεχώς λόγω γενετικού ανασυνδυασμού.
Η ημερομηνία που ο κοινός πρόγονος του mtDNA όλων των ζωντανών ανθρώπων, γνωστός ως «Μιτοχονδριακή Εύα» ήταν ζωντανός, δίνεται από τεστ DNA πριν από περίπου 140,000 χρόνια. Αυτός δεν είναι ο πιο πρόσφατος κοινός πρόγονος όλων των ανθρώπων, που έζησε πολύ πιο πρόσφατα, μόλις 2,000 έως 5,000 χρόνια πριν, αλλά ο πιο πρόσφατος κοινός πρόγονος μέσω της γραμμής mtDNA. Μελετώντας τον τρόπο με τον οποίο οι απλοομάδες DNA διακλαδίζονται από τη Μιτοχονδριακή Εύα δοκιμάζοντας το mtDNA χιλιάδων ανθρώπων σε όλο τον κόσμο, οι επιστήμονες μπορούν να πάρουν μια κατά προσέγγιση εικόνα για το πώς πήγαν τα πρώιμα μοτίβα μετανάστευσης.
Σύμφωνα με τεστ DNA, οι σύγχρονοι άνθρωποι προήλθαν περίπου πριν από 140,000 χρόνια στην Ανατολική Αφρική, όπου έζησαν αποκλειστικά για αρκετές δεκάδες χιλιάδες χρόνια. Αυτό αντιστοιχεί στην απλοομάδα L1. Μεταξύ 84,000 και 107,000 ετών πριν, οι άνθρωποι εξαπλώθηκαν στην υπόλοιπη Αφρική, δημιουργώντας τις απλοομάδες L2 και L3, οι οποίες πήγαν στα δυτικά και βορειοανατολικά αντίστοιχα. Οι περισσότεροι σύγχρονοι Αφροαμερικανοί είναι μέλη της απλοομάδας L2.
Πριν από περίπου 72,000 χρόνια, μια μικρή ομάδα απλοομάδας L3, που πιθανώς αριθμούσε μόνο 100-200 άτομα, διέσχισε την Ερυθρά Θάλασσα στη σύγχρονη Υεμένη. Αυτοί είναι οι πρόγονοι όλων των ανθρώπων εκτός Αφρικής. Εξαπλώθηκαν στην Ευρώπη, την Ασία και την Αυστραλία, όπου έφτασαν πριν από περίπου 50,000 χρόνια. Πριν από περίπου 12,000 χρόνια, μια παρόμοια διακριτή μετανάστευση συνέβη πάνω από τη γέφυρα Bering στην Αμερική. Αυτή η ομάδα είναι οι άμεσοι πρόγονοι όλων των σύγχρονων ιθαγενών της Βόρειας και Νότιας Αμερικής. Πιο πρόσφατα, οι άνθρωποι αποίκησαν τα νησιά του Ειρηνικού από σημεία άλματος στη Νοτιοανατολική Ασία. Ανθρωπολογικά και αρχαιολογικά στοιχεία υποστηρίζουν σε μεγάλο βαθμό αυτή την άποψη για την πρώιμη ανθρώπινη μετανάστευση.