Aunque la sierra de Atapuerca es universalmente conocida por sus yacimientos pleistocenos (de hace entre 1,2 y 0,2 millones años), en sus laderas también guarda importantes yacimientos del Holoceno (hace menos de 10.000 años) que encierran una valiosísima información sobre los últimos actos de la evolución humana. Este es el caso del yacimiento de El Portalón, enclavado en la actual entrada a la Cueva Mayor. Desde el año 2000, El Portalón es excavado sistemáticamente por un grupo constituido mayoritariamente por investigadores de la Universidad de Burgos encabezados por el profesor José Miguel Carretero. Estos quince años de trabajos e investigaciones han permitido reunir una importante colección paleontológica y arqueológica, que incluye importantes restos humanos, de un momento especialmente interesante de la historia de nuestro continente: la llegada de los primeros agricultores y ganaderos a las tierras de la península ibérica.
Durante mucho tiempo se ha debatido si la aparición de la agricultura y la ganadería -la denominada cultura neolítica-, consistió en un proceso predominantemente cultural o de naturaleza demográfica. Es decir, si fueron las nuevas ideas las que se fueron propagando de un grupo humano a otro, sin movimientos de población o si, por el contrario, el Neolítico se extendió ligado a la expansión geográfica de un grupo humano concreto. El ADN recuperado en algunos de los fósiles humanos descubiertos en El Portalón, datados entre hace 3.500 y 5.500 años, ha permitido conocer algunas claves de este problema. El estudio ha sido recientemente publicado en la importante revista Proceedings of the National Academy of Sciences of USA y en él ha participado un amplio equipo internacional entre los que se encuentran los investigadores del Equipo de Investigación de Atapuerca (EIA) Cristina Valdiosera, Irene Ureña, Ricardo Rodriguez-Varela, José María Bermúdez de Castro, Eudald Carbonell, Eneko Uriarte, Juan Luis Arsuaga y José Miguel Carretero.
Los principales resultados de este estudio indican que la migración fue el principal agente de la expansión del Neolítico por Europa. En concreto, su llegada a la península ibérica estuvo protagonizada por una población humana preindoeuropea que se mestizó con las poblaciones locales de cazadores-recolectores. Además, el trabajo ha puesto de manifiesto otro dato specialmente interesante, y es que el origen de los vascos está ligado a ese momento y no se remonta, como consideraban otros investigadores, hasta el Mesolítico. Fue a partir de esas poblaciones resultantes del mestizaje entre los primeros agricultores venidos de fuera y los cazadores recolectores autóctonos cuando comenzó el relativo aislamiento que confirió a la población vasca su actual configuración genética.