分子考古學之史前文明與人類隨想——以古DNA研究技術為核心
歷史是一個沉重的話題，「史前」更是文字不可考，實物難以考的時期。研究三千年乃至五千年以內的歷史，還可以通過文獻，通過古建築、古墓葬，從政治、經濟、文化等角度去挖掘其內在含義。但「史前」實在是一個充滿原始、野蠻、洪荒、古老意味的詞，它宏大卻模糊，它神秘又質樸。相比於五千年以來的人類發展史，它太過久遠以至於一觸碰就怕它消失無蹤。但，那是人類的起源。
所幸，科技的發展大大推動了史前考古的進步。由於日久年淹，史前遺迹保存下來的往往是動物骨骼或人骨化石，植物殘骸﹝極為稀少﹞。碳十四作為碳的一種同位素，可用於確定遺骸的年代；碳十三可以用來判斷碳三或碳四植物的存在；氧十八可以用來判斷當時氣候的乾濕情況……如此種種，史前考古與科技的緊密聯繫，是必然的趨勢。近期有一篇論文《Earliest tea as evidence for one branch of the Silk Road across the Tibeten Plateau》 翻譯過來是《茶葉作為青藏高原是絲綢之路分支的證據》 作者呂厚遠。文獻主要講述了作者與其團隊通過對樣品的科學分析，運用植物微體化石分析方法，生物標誌物分析方法，證明了發現的植物殘骸樣品是茶葉。其中，植鈣體，也就是植物體中的草酸鈣晶體，當植物組織腐爛或焚燒後，這些晶體保留在沉積物中，成為其植物的微體化石。在不同的植物體中，植鈣體具有不同的大小和形狀。運用上述兩種方法，作者與其團隊完成了考古界的一個難題。
類似的分子考古學、環境考古學成就還有很多。以人類起源學說為例，多地區連續進化多源說和非洲起源一源說是兩個主要流派，它們各有自己的理由和證據，但就目前看來，非洲起源一源說更具有說服力。運用古DNA研究技術，通過對古代人骨的分子考古學研究，科學家們取得了一系列的進展。比較著名的是線粒體（mt DNA）夏娃假說。DNA 主要存在細胞核中，但細胞質的線粒體核葉綠體中也含有少量的 DNA，而且 mt DNA 存在於已受精的卵細胞中，完全是母系單性遺傳。夏娃假說出自2個實驗室的結果，研究者從亞洲、非洲、歐洲、新幾內亞和澳大利亞的 100 多名婦女的胎盤中提出了 DNA，分析結果是現代人的祖先可追潮到大概15萬年前的一個非洲婦女。1987 年，凱恩（Cann）分析了147名世界各地現代人胎盤的mt DNA，測試後的結果揭示線粒體夏娃沒有與現代人以前的人群雜交，從遺傳學角度有力地支持了非洲起源說。1994 年，幾位外國學者對現代各人種的細胞核內 Y 染色體（父系單性遺傳）的研究結果也支持了凱恩的結論。1997 年，美國、法國的研究者成功地從 10 萬年前的尼安德特人上壁骨中提取了DNA材料，並進行繁殖、分析，再將這些古代基因與今天世界各地數百人的遺傳信息相比較。結果表明尼安德特人對現代人的 DNA 物質沒有任何貢獻，大約在60萬年前兩者有最後的共同祖先，該成果為非洲起源說提供了有力支持。
人們對人類起源的探討從未停止過。古代神話著眼於神創論，上帝、亞當與夏娃，亦或是盤古、伏羲與女媧，東西方的解釋大同小異。但自進化論開始，科技的發展，尤其是生物技術的發展成了推動人類起源學說進步的主要力量。自1924年在非洲找到首個幼年南猿頭骨以來，人們在非洲相繼發現了一系列人骨化石，這些化石構成了一個相當完整的體系。英國BBC廣播電台製作了一部頗具科幻色彩的紀錄片《人類起源》 回顧了人類從非洲向其餘各洲擴散的歷史。另外一部由網友製作的《5分鐘看人類歷史變遷》 反響也極大。相比於五千年的文明進化史，兩百萬年，二十萬年，兩萬年，漫長的古人類進化過程看似冗長而枯燥，但先民們這種執著、堅毅的精神根植在人類的血脈中，流淌在人類的傳承中。「國之大事，在戎在祀」我們祭祀祖先，是崇敬，是感激，也是傳承、繼往開來。歷史選擇了人類，人類打拚出屬於自己的歷史，那麼，人類就不該忘記歷史，忘記先祖。
關於史前考古，尤其是環境考古，有以下一些研究方向。下面就談一談這些方面的內容吧。
其一是地學考古( Geoarchaeology) 。主要研究以下 5 個方面的內容: 重建遺址的地貌景觀背景; 建立遺址的地層關係;了解遺址的形成過程; 了解遺址的後期改造過程；了解人類活動對遺址地貌景觀的改造。地學考古又可以分成以下四個分支學科:地貌學、沉積學、古土壤學、地質年代學。
其二是植物考古(Archaeobotany)。通過對考古遺址里植物的種子、果實、葉、莖、組織、樹榦、根、孢粉、氣孔、表皮、澱粉、化學組成、樹脂、植物硅酸體等等的研究, 了解人類生存的氣候背景, 遺址區的植被特徵, 人類的食物特徵。並進一步了解人類獲取自然資源、利用自然資源的行為。這些保存在遺址里的植物遺迹, 還可以用來進行測年。
其三是動物考古( Zooarchaeology) 。通過對遺址里動物的化石遺存研究, 尋找人類與動物之間的關係。研究包括動物的種類, 養殖和捕撈, 動物的棲息、生活習性、季節特徵、年齡、性別和動物資源的規模, 屠宰、運輸和重新分配。這些數據還可以提供捕撈、屠宰等等技術信息, 人口數量、氣候信息、貿易等等。
其四是分子生物考古( Bioarchaeology) 。從分子的尺度了解人類化石的古 DNA、古蛋白質、類脂化合物等, 研究人類的起源和遷移, 動、植物的家養和馴化過程及早期農業的發展, 考古點動植物殘骸的精確鑒定, 新的定年技術以及古氣候的變化等與考古學相關的許多重要問題。通過同位素分析和微量元素分析, 了解人類健康、體質與環境之間的關係, 提供關於人類營養、飲食、體質、病理等信息。
實際上，分子生物考古尤其是古DNA考古技術在近些年大放異彩。古 DNA 的研究得到了迅速發展，這主要得益於美國科學家 Mullis 等發現並創立的 PCR 擴增(聚合酶鏈式反應)技術，這一技術不但能解決克隆效率低的問題，而且由於PCR 擴增是在體外進行，不會出現修飾或修補這個問題。於是作為研究古 DNA 的先驅者，Paabo等開始用 PCR 技術來代替常規克隆進行古 DNA 的研究。下面舉幾個古DNA在考古學尤其是人類學上的應用。
第一: 個體遺傳關係的研究。姜家梁新石器時代墓地位於河北省陽原縣，年代大致處於仰韶文化時期之末或仰韶文化向龍山文化過渡階段。由於姜家梁古人群所處的時代較為特殊，故其社會屬性的問題,即其應該是屬於父系社會還是母系社會的問題，一直為考古學家們所關注。科學家們從姜家梁墓地中選出若干座成年同性和成年異性合葬墓，對這些墓葬中出土的每例個體的線粒體進行提取、擴增、測序和分析。由於線粒體具有母系遺傳的特性，如果該墓地是一個母系氏族墓地的話，那麼所有的死者的線粒體都應該具有很高的同源性。反之，則證明該墓地不應該屬於母系氏族墓地。研究結果顯示，雖然同一合葬墓內樣品的序列更為相近,但是仍有1到4個鹼基的差別。這就說明，姜家梁新石器時代墓地的社會屬性不應該被判定為母系氏族社會。
第二: 群體遺傳關係的研究。1999年夏秋之際,北京大學考古文博學院、青海省文物考古研究所聯合在青海省都蘭縣熱水鄉血渭草場熱水溝南岸發掘了4座唐代的中、大型吐蕃墓葬。周慧等對採集自該墓地的3例DNA古代人骨樣本進行古的研究,目的在於通過對所採集的樣本中的線粒體DNA進行序列分析,確定該批古代居民的人種譜系,從而了解當地居民的起源和發展的歷史軌跡。實驗結果顯示,青海都蘭唐代吐蕃族居民的3個線粒體DNA序列分散在現代藏族人群的序列之中,未形成新的分支。因此我們有理由推斷這3個古代序列應屬於亞洲譜系,關係與現代的藏族人群比較接近。
第三: 特殊樣品的個體鑒定。2003年，吉林大學邊疆考古研究中心考古DNA實驗室對老山漢墓中出土的女性墓主人的遺骸進行了古DNA的研究。由女性墓主人顱腔中偶然保存下來的一塊乾枯了的腦組織中提取出的線粒體DNA的序列表明,老山漢墓女性墓主人的DNA序列屬於亞洲譜系,代表了東亞地區現代人群的某種祖先類型的遺傳學性狀。
史前考古，是一種大鄉愁的活動。尋訪人類文明的前世今生，不僅僅需要考古學技術的發展，也需要考古者執著的情懷。沒有對人類、對家國深沉的熱愛，沒有一種求知探索的精神，技術會操縱人而非人操縱技術。創造從來如此----科技是冷冰冰的客觀存在，人是充斥著情感的主觀主體，沒有生命，創造無從談起。秉持人道主義精神，利用並發展各種技術，是考古者的靈魂。探求考古發現中的歷史意義，叩開人類文明的大門，摸索出人類發展的脈絡。
我聽見歷史發出一聲輕輕的嘆息，似是遺憾，又似是欣慰。
《分子考古學概論—現代分子生物學技術在考古學中的應用》朱泓
《分子考古學技術發展簡史》 陳曦
《古代人骨的分子考古學研究現狀與展望》朱泓 常娥
《環境考古學發展回顧與展望》 楊曉燕 夏正楷 崔之久
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