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古DNA的未来

2019年9月23日  来源:人类起源的故事 作者:大卫·赖克 提供人:wojiao67......

考古学迎来第二次科学革命

考古学的第一次科学革命始于1949年。当时,化学家威拉德·利比(WillardLibby)有一项将永远改变这个领域的发现。11年后,他因为这个发现,赢得了诺贝尔化学奖。1通过测量古代有机残余物中携带14个核子的碳原子的含量,则可以确定碳最初进入食物链的日期。碳原子通常有12或13个核子。在地球上,放射性同位素碳-14主要是通过宇宙射线轰击大气而形成的,其在大气中所有碳原子的比例维持在万亿分之一的水平上。在光合作用过程中,植物从大气中吸收碳,并将其转化为糖,然后碳再被整合到生命体的所有分子中。在生物死亡后的5730年内,一半的碳-14原子将衰变为氮-14。这意味着,在古代遗存中,所有具有14个核子的碳原子的比例是以一种已知的方式减少的。这就使得科学家们能够确定碳原子进入生物体的日期,只要该日期不早于大约5万年,因为日期太久远的话,碳-14的比例太低,就会无法测量。

这种放射性碳定年法彻底地改变了考古学,使我们可以较为准确地确定物体的年代,而不仅仅是根据生物遗存所处的考古地层来确定相对年代。故,由此引发的考古学新发现意义重大、影响深远。在《文明之前:放射性碳革命和史前欧洲》(Before Civilization: The Radiocarbon Revolution and PrehistoricEurope)一书中,科林·伦福儒描述了放射性碳定年法如何将人类的史前史向前推进了一大截,也描述了放射性碳革命如何彻底推翻了“史前欧洲的所有重大创新都是由近东输入的”这一假说。2固然,农业和书写起源于近东,但在金属加工和纪念性建筑方面的创新,可不是源自古埃及或古希腊。巨石阵就是一个很好的例证。这些发现,以及其他很多古代遗存的真实年代的确定,激发了我们对各地原住民文化的新认知。

当今,有100多个放射性碳实验室在为考古学家们提供年代测定服务。而那些科班出身的考古学家们,在研究生阶段必学基本技能之一就是如何批判性地解读放射性碳测试得到的年代。从这些都可以看出,放射性碳定年法已经渗透到了考古学的各个方面。更有甚者,放射性碳定年法还改变了考古学家们的时间准绳。古代的中国人以皇帝即位的年数纪年;罗马人以城市的奠基日期作为元年(64);犹太人则从《圣经》中记载的创世完成之日开始计算。今天,几乎所有的人都会以“公元前”或“公元后”来描述年代,“公元”就是传说中耶稣诞生的日子。而对考古学家来说,时间就是“距今”(BeforePresent, BP)的放射性碳衰变的年数,这里的“今”就是1950年,也就是威拉德·利比发现放射性碳定年法的大致年代。

到了20世纪60年代,借放射性碳革命之力,考古学已经不再仅仅是人文学科的一个分支,它在科学领域里同样也深深地扎下了根。考古学家们对证据的标准也提高了。3在那之后,考古学家们还采用了更多的科学技术,包括利用浮选法来鉴定古代植物遗存,还有利用包括碳原子在内的各种同位素的比例来确定人类和动物所吃的食物种类,以及它们在存活的时候是否穿越了某些地形地貌。现在,考古学家们已经拥有了一套新颖、丰富的科学工具,在对遗址进行分析的时候可以借助前辈们无法企及的手段,得到更加可靠的见解。

人们很容易把古DNA看作继放射性碳革命之后,能被考古学家利用的又一项新技术,但这个想法低估了古DNA的价值。在古DNA出现之前,考古学家根据古代骨骼的形状和人工制造物的类型的演变来推断人群的变动,但是这些数据很难给出一个圆满的解释。而现在通过对古代人类的全基因组测序,我们可以了解到栩栩如生的、人与人之间关系的细节。

想衡量一项技术的革命性,要看它能够带来多少新知识、新惊喜。在这个意义上,古DNA比以前任何研究人类历史的技术都更具颠覆性,包括放射性碳定年法。一个更贴切的类比是17世纪发明的光学显微镜,它使我们能够将微生物和细胞的世界可视化,这是前人无法想象的场景。当一种新的仪器打开了一扇通往从未被探索过的世界的大门,它所展示的一切都宛如奇景,而这就是古DNA现在所起到的作用。考古学记录的变化反映的是人群的流动,还是文化的传播?古DNA对这类问题可以提供明确的答案。一次又一次,它带给我们的,都是此前想象不到的发现。

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