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碰過的紙會留下DNA?那些藏在蛋白質中的"人類秘史」



(原標題:Do Proteins Hold the Key to the Past?)


出品|網易科學人欄目組 樂邦

微信|公號ID:WYKXR163

碰過的紙會留下DNA?那些藏在蛋白質中的人類秘史」


「分子已經開始代替人來講故事了。」一位研究人員在談到蛋白質組學領域時表示。

2010年10月,在佛羅倫薩勞倫提安圖書館的閱覽室里,一位名叫阿爾貝托·梅羅尼(Alberto Melloni)的義大利宗教歷史學家站在一個櫻桃木小盒子前。盒子很舊,有點磨損,有些地方還塗有拉丁文字跡。它被保存在圖書館的其中一張獨特的傾斜的閱覽桌里已經好幾個世紀了,那些閱覽桌是米開朗基羅設計的。梅羅尼把盒蓋從盒子上取下來。裡面是一條黃色的絲巾,裹在絲巾里的是一本來自十三世紀的《聖經》,它沒有他的手掌大,看起來破破爛爛。

梅羅尼最近表示,那本《聖經》是很破了。「字跡非常模糊,沒什麼價值。」但它有一段非凡的歷史。1685年,一位到過中國的耶穌會牧師把那本《聖經》送給了梅第奇家族,暗示它曾歸屬於中世紀探險家馬可·波羅(Marco Polo)。馬可波羅在1275年前後到過忽必烈可汗的宮廷。儘管這個故事不太可能是真實的,但幾乎屬實的是,這本書曾經被一位早期的傳教士帶到中國,且在那裡度過了幾個世紀,被學者和官員處理過。因而它成為了亞洲基督教史上備受矚目的一件物品。

梅羅尼是約翰第二十三世宗教科學基金會的主任,該組織位於博洛尼亞,致力於研究教會的歷史。他聽說過《馬可·波羅聖經》,但直到2008年有位同事在圖書館的一次展覽會上發現了這本書,他才知道它的狀況很糟糕。就像其他習慣於處理古老文本或珍貴歷史物品的人一樣,梅羅尼特別重視那本被沃爾特·本傑明(Walter Benjamin)稱作「光環」的書:「時空的奇特交織」,可以讓人對他們所處的世界有所了解。

那本《聖經》的修復工作足足花費了十八個月,包括修復處理了1萬個塊件。在這個過程中,梅羅尼決心拿這本書去做最新的科學研究分析。梅羅尼對他的同事們說:「我們應該像對待《蒙娜麗莎》那樣對待這本《聖經》。」他聯繫了義大利最大的科學院校米蘭理工大學的文化遺產中心,徵求科學分析方面的意見。除了用於研究色素的標準保護工具,如紫外攝影和紅外光譜,那裡的專家還建議使用蛋白質組學。「那是我第一次聽到『蛋白質組學』這個詞。」梅羅尼回憶說。

蛋白質組學是研究生物中蛋白質相互作用的一門學科。如果說基因組學研究的是人類的大約二萬個基因,那麼蛋白質組學就是研究那些基因所組成的蛋白質的構造變化。蛋白質組學的目的是保證樣品的完整性。單個人類細胞的蛋白質組,可能包含數十億的蛋白質,有時被比作地圖集。它可以指引遺傳學家或製藥公司發現疾病的早期標誌物、衰老的精確機制或者癌症治療的潛在方向。數據分析和實驗室儀器的巨大進步使得這一領域成為可能。現在,最先進的質譜儀可以讓化學家對樣品中的數千種蛋白質進行分類,且可以一次研究一個分子。

自2000年以來,蛋白質組學吸引了一小部分科學家的注意,他們認為它有潛力極大地拓展我們對過往歷史的認識。在適當的環境條件下,蛋白質可以存活數百萬年。近年來,對藝術品和考古遺迹的蛋白質組學研究已經產生了極其清晰的生物學信息,揭示了十七世紀的宗教雕塑上薄如蛛絲的魚膠層,且從以前無法辨認的新石器時代骨骼坑中發現了兒童乳牙。2008年,研究人員得以對在阿拉斯加北部因紐特人遺址發現的有600年歷史的炊具表面殘留的斑海豹蛋白質進行了測序。3年後,化學家在一頭猛獁象的股骨中發現了126種不同的蛋白質。隨著新的蛋白質組學技術層出不窮地湧現,這一領域有著一種令人興奮的氛圍,充滿著各種各樣的可能性。

在梅羅尼的安排下,《聖經》的一些片斷被送到了米蘭。2011年秋,一些片段送到了化學家皮爾·喬治·阿列蒂(Pier Giorgio Righetti)的實驗室。70多歲的阿列蒂身材修長,留著一托洛茨基式的齊整鬍鬚。阿列蒂因其電泳研究而聞名於蛋白質組學界。電泳是一個幫助根據分子大小和電荷對分子進行分類的過程。

阿列蒂於1971年開始研究玉米的蛋白質。那時,實驗室可能要花費數年時間才能完成對單個的蛋白質的測序。「現在,研究蛋白質組學就像看繁星點點的天空一樣。」阿列蒂說。與基因組基本保持不變不同,生物體的蛋白質組一直在變化。當我們睡覺、感到害怕和生病時,我們的細胞會產生不同的蛋白質。過去的蛋白質則是特定時刻的生物殘留物。

檢測《馬可·波羅聖經》是阿列蒂第一次研究古老的東西。不過,他對於歷史和浪漫題材非常熱衷。他的父親是一名小學教師和詩人。小時候,阿列蒂夢想著學習文學,但又害怕貧窮。除了進行化學研究以外,他還寫了兩本小說,目前正在寫第三本,內容是《聖經》時代以來巴勒斯坦人的故事。他的科學論文經常使用頗為文藝的標題,來讓人覺得論文內容不那麼深奧晦澀。他2007年發表的一篇論文《夏洛克·福爾摩斯與蛋白質組學》是關於六肽配體文庫的。為了研究《馬可·波羅聖經》,阿列蒂至少讀了六本關於馬可·波羅的書。

在實驗室里,他竭力去處理破爛的手稿。它們破損嚴重,無法用常見的溶劑技術來提取蛋白質。一天晚上,絕望之下,阿列蒂的一位同事用微波爐加熱了其中一塊片段。沒想到這招竟然奏效了。

通過質譜儀對樣本進行分析後,阿列蒂和他的團隊發現了那本《聖經》中的8個生物分子,這些分子被認為是由胎兒的羊皮紙製成的。

阿列蒂很高興看到數據中清晰地顯示了750年前的蛋白質。他在一篇論文中描述了這些發現,為有關中世紀手稿蛋白質組學的文獻帶來補充。這些文獻雖少,但在不斷增長。「我們覺得這是一個非常非常大的成就。」他說。但阿列蒂總覺得這個實驗可能是一次性的。大多數歷史學家不僅沒有聽說過蛋白質組學,而且這種測試通常涉及到犧牲部分人工製品,因而使得獲取研究對象變得困難。「沒人會讓你這麼做的,」阿列蒂說,「這些片段是從佛羅倫薩寄來的,因為這本《聖經》已經支離破碎。」

修復工程結束後,梅羅尼飛到北京,在北京大學圖書館向觀眾展示《聖經》。空氣有點潮濕。當他打開書頁時,它們顫動了一下,彷彿是在響應一段記憶。「它們有一種動感,就像翅膀一樣,」梅羅尼回憶說,

2012年春天,阿列蒂的論文發表的那一天,他正在西班牙北部的薩拉戈薩大學的圖書館裡。一位策展人邀請阿列蒂參觀圖書館的藏品,並討論可能的研究。羊皮紙捲軸上有一些中世紀的《聖經》和早期的《律法書》。正如阿列蒂所擔心的,破壞性取樣的棘手問題出現了。雖然蛋白質組學分析所需要的樣本可能小到只有針頭那麼大,但許多受委託保護無價之寶的人出於本能和職業素養,非常不願意割捨。「文物保護者都非常保守。」劍橋大學古蛋白質組學教授馬修·柯林斯(Matthew Collins)說道。在薩拉戈薩大學,阿列蒂告訴圖書管理員他很想研究《律法書》。

正當阿列蒂穿過校園時,他的手機鈴響了。是格萊布·齊伯斯坦(Gleb Zilberstein)的來電,他是一位在以色列雷霍沃特工作的發明家。兩人斷斷續續地合作了十多年。49歲的齊伯斯坦用自有的方式思考文獻的科學分析已經有一段時間了。他崇尚翁貝托·艾柯(Umberto Eco)的符號學研究,後者提出了多種解讀文本的方法。齊伯斯坦經常想知道作者與他所寫的書頁之間的化學交互作用。「每個人都想透過自己的經驗來理解文化生活中的事情,」齊伯斯坦說,「而我的經驗就是分析化學的工具。」

那天早上看阿列蒂的論文時,齊伯斯坦突然想到了一個主意。他最近啟動的一個項目是開發表面帶有帶電離子的塑料,這種塑料可以吸走其它物質上的微生物和細菌。他想把這項技術用於食品和飲料的包裝。齊伯斯坦想知道它是否也適合用在藝術品上面。理論上,研究人員可以使用帶電塑料從人工製品中提取蛋白質,事實上是提取幾乎任何的化學物質,在此過程中不會對人工製品造成破壞。再珍貴的文物,也能夠分析出它們表面或接近表面的蛛絲馬跡:汗水、唾液或疾病跡象;藝術家的飲食證明、藥物甚至DNA。「你能夠查明你吃過些什麼,你受到了怎樣的傷害,作者受到了怎樣的對待。」齊伯斯坦說。

阿列蒂很興奮。他經常將齊伯斯坦稱作天才,儘管後者沒有博士學位,也從來沒有在大學裡擔任過正式職務。「老實說,」阿列蒂說,「他比我厲害多了,他要聰明得多。」在齊伯斯坦從薩拉戈薩大學打來的電話中,他鼓勵齊伯斯坦去追逐那個想法。「阿列蒂教授說,『好啊,儘管去做吧。』」齊伯斯坦回憶說。

齊伯斯坦決定去位於莫斯科的俄羅斯國家圖書館,檢驗一下自己的直覺。他在哈薩克北部的一個蘇聯軍事工程師家庭長大。他的祖母薩拉製造飛機;他的父親維克多製造魚雷。在80年代末,還是學生的齊伯斯坦在莫斯科服了兩年兵役。他設計了防彈背心,發明了一種用於碰撞測試的、可在碰撞時改變顏色的新型塗料,從而避免了大部分的步兵任務。他還經常在城裡的劇院和音樂廳消磨時間。「我認為這對我來說是一個重要的成長期。」他說,他喜歡在國家圖書館度過下午的時光。

1994年,從新西伯利亞州立大學獲得物理學學位後不久,齊伯斯坦移民到以色列。但他經常在莫斯科,他知道圖書館收藏的十九、二十世紀的手稿存在一個嚴重的問題。發明於十九世紀的廉價量產紙張改變了印刷出版業。但這種紙呈微酸性,時間久了會變黑,且變得易碎。2012年底,齊伯斯坦參觀了俄羅斯國家圖書館,並提出用他的技術來給那裡的檔案筆記本和信件去除酸性物質。他隻字未提歷史研究。齊伯斯坦擁有推銷才華。「齊伯斯坦會從他的20個發明中選擇你想要買的那個發明。」一位前同事說。當時圖書館的館長是一位物理學家,他同意讓齊伯斯坦試一試。

齊伯斯坦要求在現代主義劇作家和小說家米哈伊爾·布爾加科夫(Mikhail Bulgakov)的著作上展開嘗試。齊爾伯斯頗為尊崇布爾加科夫,1988年基於布爾加科夫的《狗之心》(Heart of a Dog)拍成的電視電影是他最喜歡的一部電影,他對他的發現感到非常失望。圖書管理員們似乎無力阻止那些文本變破爛。在接下來的兩年里,齊伯斯坦數次前往手稿部,在布爾加科夫的筆記本和草稿上測試不同的塑料原型。

齊伯斯坦擁有強大的氣場。他的棕色捲髮一直垂到肩膀。當他解釋他是如何獲准對現代俄羅斯文學中最有價值的一些文物進行實驗時,他有時給人的印象是,這些文物的保護人並不完全理解他在做什麼。「我和圖書館的人之間總是會產生化學反應。」齊伯斯坦說。但是,與其他從事蛋白質組學研究的科學家不同,齊伯斯坦並不認為大多數保護員天生就厭惡風險。相反,他認為他們大多數是孤立的、缺乏經費的,而且渴望更多地了解他們所照料的物品。「他們喜歡你提出一些瘋狂的建議,」他稱,「每個圖書管理員都喜歡一些瘋狂的東西。」

帶電塑料去除了布爾加科夫文書中的酸性殘留物,但同時也去除了其他的化學物質。布爾加科夫年輕時行醫。1916年,他被送往斯摩棱斯克附近的一家隔離醫院,在那裡他對嗎啡上癮。在生命的最後階段,也就是他最著名的魔幻主義小說《大師與瑪格麗特》(the Master and Margarita)即將完工之際,布爾加科夫患上了腎硬化(一種痛苦的腎病)。布爾加科夫多次重寫了這本小說,而齊伯斯坦決定測試一下作者的筆記本和用打字機打出的紙張,看是否有他生病或服藥的跡象。

齊伯斯坦從布爾加科夫的筆記中取樣十頁,發現每一頁都含有嗎啡。最嚴重的鴉片痕迹出現在1937年或1938年的《大師與瑪格麗特》的大綱上,那是一張廉價的方形信紙。齊伯斯坦覺得自己好像是在用放大鏡尋找小說中隱藏的信息。在一位老同學的幫助下,齊伯斯坦將毒品的痕迹與戰前莫斯科警察局檔案中的嗎啡樣本進行了比對。

他把研究結果送到米蘭。在過去的兩年里,齊伯斯坦並沒有告訴阿列蒂多少關於他在莫斯科的工作的事情。「我試著給阿列蒂做份禮物。」他說。2015年夏天,他和阿列蒂將圍繞布爾加科夫手稿的發現發表在《蛋白質組學雜誌》(Journal of Proteomics)上。一位評論家批評了齊伯斯坦的方法。為了收集嗎啡殘餘物,他在手稿上蓋了一層塑料珠子。評論家指出,可能會有珠子殘留在文稿上。後來,齊伯斯坦改進了他的技術,磨碎了珠子,把它們嵌入小片的乙烯-乙烯-醋酸酯(EVA)薄膜里。

今年秋天,齊伯斯坦帶著新的EVA薄膜回到莫斯科,並重複進行了測試。這一次,他還提取到29種人類蛋白質,它們大部分來自汗液和唾液,包括1940年3月導致布爾加斯科夫死亡的腎臟疾病的三個生物標誌物。在布爾加科夫去世75年後,他的文稿上仍充斥著他的分子,齊伯斯坦發現了這些分子,同時確保了文稿完好無損。

2017年初,阿列蒂開始從米蘭的國家檔案館中提取腺鼠疫(俗稱黑死病,是一種存在於嚙齒類與跳蚤的一種人畜共通傳染病)。亞歷山德羅·曼佐尼(Alessandro Manzoni)在十九世紀撰寫的小說《約婚夫婦》(The Betrothed)一直令他十分著迷,該小說描述了1630年侵襲米蘭的腺鼠疫。在針對布爾加科夫的文稿的研究獲得成功後,阿列蒂開始小心翼翼地接觸米蘭的藏品(包括鼠疫時期的文獻),想看看是否有鼠疫耶爾森氏菌(Yersinia pestis)的蹤跡。鼠疫耶爾森氏菌是引發腺鼠疫的細菌。最終,阿列蒂意識到,他可以直接去查看這座城市的死亡記錄。

與《馬可·波羅聖經》或者布爾加科夫的筆記不同,米蘭檔案館的紙張是用棉花製成的,保存完好。阿列蒂已經從大學的正式職務上退休,他花了幾個星期的時間仔細研究死亡記錄。該城市有半數人口死於腺鼠疫。「我選擇了最髒的紙張。」阿列蒂稱。一天晚上,他回到自己的公寓,發現自己的腿上有紅斑。他覺得染上鼠疫了。阿列蒂的妻子阿德里亞娜(Adriana)也是一位生物化學家,她還嘲笑了阿列蒂的擔心。「感謝上帝,她是對的。」阿列蒂說道。

齊伯斯坦從以色列飛來幫助阿列蒂展開分析。他和阿列蒂把EVA薄片放在紙張右下角,因為右下角是紙張被觸碰最多的地方。阿列蒂的一位前同事、化學家阿方西納·達馬托(Alfonsina d』Amato)去年3月對這些樣本進行了分析。「這次的收穫令人難以置信。」阿列蒂說。他們從腺鼠疫記錄文獻中提取了600多種蛋白質,其中17種來自鼠疫耶爾森氏菌。除了腺鼠疫的痕迹以外,還有老鼠和老鼠的蛋白質,羊奶和炭疽細菌的痕迹,以及少量煙草、鷹嘴豆、大米、胡蘿蔔和玉米的痕迹,這些揭示了記錄這場災難的工作人員的飲食習慣。單獨來看,從這些記錄中發現的蛋白質沒有一種是令人驚訝的。(引起炭疽熱的細菌是穩定的,而且是自然發生的。)但是它們共同勾畫出了一個充滿了寄生蟲的城市,在那裡,害蟲從剛寫好的死者名字上爬動過。「我們一遍又一遍地重複實驗,以確保這是真實的。」阿列蒂說。

阿列蒂和齊伯斯坦共同發表了一篇關於鼠疫結果的論文,還一起上義大利電視台的專題節目。他們的蛋白質提取方法也引起了人們的注意。「我一直都十分敬畏他一直在開發的概念。」劍橋大學教授柯林斯在談到阿列蒂時說。科林斯是一位考古學家,從八十年代開始研究貝類化石的蛋白質。「在我職業生涯的頭幾十年里,該類研究是一個相當痛苦的過程。」他說道。但蛋白質組學和質譜學的出現徹底改變了他的工作。 「我們完全能夠依賴於這項不可思議的技術。」他說,「阿列蒂一直是這方面的領導者,我們只是在跟隨他的腳步。」柯林斯也使用一種無損技術從歷史文獻中提取樣本,但他的方法簡單得多:它依賴於從保護員通常用橡皮擦製成的拓片中獲取蛋白質。自2011年以來,柯林斯一直使用這些拓片收集中世紀歐洲的牛、綿羊和山羊的生物學信息。他把他的工作稱為「生物手稿學」——物理手稿傳統研究的一種現代化形式。

柯林斯警告說,歷史上的蛋白質組學技術仍處於起步階段。「我們仍然需要了解這些東西究竟意味著什麼。」他說。但當你意識到任何舊物品的表面都有可能承載著新的、可識別的生物信息的時候,你不僅僅手握著手稿,也手握著手稿承載的故事,你會重新審視這個世界的圖書館和檔案館,尋思它們背後蘊藏的秘密。2015年,華盛頓特區的福爾傑莎士比亞圖書館的研究人員從1637年的一本《聖經》的表面發現了至少一名北歐人的DNA,還發現他患有痤瘡。該圖書館沒有公布這項代號為Project Dustbunny的實驗,部分原因是它花了一點時間來理解其中的意義。「我們非常清楚,除了為人文主義者提供一個很棒的研究圖書館以外,我們還擁有一個生物檔案館。」圖書館館長邁克爾·威特莫爾(Michael Witmore)指出。

5月,齊伯斯坦在聖彼得堡分析十七世紀天文學家約翰內斯·開普勒(Johannes Kepler)的筆記。齊伯斯坦在完成腺鼠疫研究後對開普勒產生了濃厚的興趣。在米蘭爆發疫情的原因之一是,神聖羅馬帝國軍隊入侵義大利北部,破壞了鄉村並帶來了病菌。

在腺鼠疫爆發的那一年,開普勒作為數學家在領導帝國軍隊的統帥阿爾布雷希特·馮·瓦倫斯坦( Albrecht von Wallenstein)手下工作。那年11月,開普勒在雷根斯堡去世,齊伯斯坦想知道這兩件事之間是否存在關聯。今年早些時候,齊伯斯坦找到了曾供職於開普勒委員會的彼得·邁克爾·申克爾(Peter Michael Schenkel),該委員會自1934年以來一直在編輯這位天文學家的論文。申克爾為開普勒現存的一萬二千頁著作編入了索引。齊伯斯坦在家裡給他打了電話。「他問我開普勒是否去過米蘭,」申克爾笑著說,「我不知道他是怎麼找到我的地址的。」

在波羅的海上的一個溫暖、微風習習的早晨,齊伯斯坦穿著砂洗過的牛仔褲,一件淺紫色小花圖案的襯衫,以及一件肘部有白色補丁的牛仔夾克。他帶著自己的兒子羅曼(Roman)一起來的。羅曼20歲出頭,負責為齊伯斯坦的發明編寫軟體。除了蛋白質研究以外,齊伯斯坦還製造了一系列的攜帶型感測器。它們可以測量污染、葡萄糖或水合作用的水平,而且與智能手機兼容。2012年,為了測試這項技術並引起公眾的注意,他和阿列蒂在倫敦泰特現代美術館展示達米安·赫斯特(Damien Hirst)作品的玻璃櫥窗旁測量了甲醛含量。這兩位科學家稱該藝術家的雕塑釋放出的甲醛達到了危險的水平,後來兩人在科學雜誌上發表了他們的研究發現。

赫斯特揚言要起訴他們。阿列蒂承認其中一些計算是錯誤的,並撤回了論文。「我們說,『管他呢。』後來還是放棄了。」阿列蒂說道,「我是一個可憐的養老金領取者。」齊伯斯坦拒絕在撤回聲明上簽字。為了開普勒的研究,他帶來了自己設計的一種新的水銀感測器,看看能否在手稿上找到什麼蛛絲馬跡。「對我們來說,開普勒不是達米安·赫斯特,」齊伯斯坦說道,「他意味著更多。」在酒店裡,羅曼展示了他戴著的黑色智能手錶,它與水銀感測器相連,可顯示讀數。閃爍的黃色字母拼出了「Hg」(汞的化學符號)和「VOC」(揮發性有機化合物)字樣。

開普勒是科學史上的一個謎。1571年,他出生在斯圖加特附近,生活在一個衝突不斷、宗教偏執嚴重的年代。在他去世五十年後,他的行星運動定律幫助促成了牛頓的科學革命。1620年,他的母親因巫術而受審,他不得不上法庭為母親辯護。開普勒的著作充斥著幾何學、科幻小說、占星術和驚人的推理。他發現太陽系的行星在橢圓軌道上運動;他還認為,地球也會像我們人類一樣流汗放屁。1601年至1612年間,他是布拉格魯道夫二世宮廷的皇家數學家。開普勒身材瘦小,視力不佳,他的許多結論都是根據他的前任、才華橫溢的丹麥天文學家第谷·布拉赫(Tycho Brahe)的觀察得出的。但那些跳躍式想像都是來自開普勒的。為了證明地球繞太陽的運動速度並非保持一致——當它離太陽越遠,它的運動速度就越慢,他測量了它的軌道,彷彿自己站在火星表面上的「瞭望塔」一般。「天才才有這樣的想法。」愛因斯坦說。

俄羅斯的凱瑟琳大帝於1773年購買了開普勒的手稿,並把它們帶到了聖彼得堡。自1938年以來,這些化石一直保存在俄羅斯科學院(Russian Academy of Sciences)的檔案中。該院位於聖彼得堡動物博物館後面的一個安靜的院子里。「那些檔案非常真實。」齊伯斯坦點點頭說。

一點陣圖書管理員拿出一卷開普勒的手稿,手稿用白色皮革裝訂著。齊伯斯坦戴上一副藍色乳膠手套。閱覽室里很安靜,坐滿了其他的研究人員。開著的窗戶外面飄著棉絮。齊伯斯坦把水銀感測器放在桌子上,感測器看起來像用來給足球打氣的針的加薄版本。在與申克爾交談後,齊伯斯坦決定測試開普勒基於古希臘數學家希帕克斯(Hipparchus)理論撰寫的一篇論文。開普勒斷斷續續地研究了這篇論文25年,直到他去世時,它仍未完成。齊伯斯坦翻著那幾頁又長又黃的紙,上面密密地寫著開普勒的筆跡、數字表、劃掉的橫線,以及代表地球、月亮和太陽的細長的幾何圖形。「這些問題非常棒,」這位天文學家在1619年談到希帕克斯的研究時寫道,「這項工作本身是不可完成的。」

EVA薄片是暗綠色的,帶有斑點。齊伯斯坦帶來了兩套EVA薄片(一套用於提取蛋白質)以及一個新的原型。新原型包含能夠提取重金屬的化合物螯合劑。2010年,布拉赫的骨骼在布拉格被挖出,他的鬍鬚、骨頭和頭髮被發現帶有金、銀和砷的殘留物。布拉赫是一個熱情洋溢的人,也是鍊金術的擁躉。鍊金術是十七世紀初王室普遍追求的一項實踐。齊伯斯坦很好奇,想知道開普勒的論文中是否會出現類似的金屬。他花了一個小時翻看希帕克斯的書,尋找他所說的可疑的地方——唾沫或誤點的痕迹,然後將它們放在EVA薄片上檢測。

在第32頁上,在「solis longitudinis」一詞旁邊,齊伯斯坦發現了一組看似屬於開普勒的指紋,上面是黑色墨水,散布在紙張右邊的空白處。他小心翼翼地在手稿上放了17張薄片。他不時地在桌子上方揮動水銀感測器。過了一會兒,坐在齊伯斯坦旁邊的羅曼隨意地將他的iPhone對著他父親拍。當齊伯斯坦翻到他覺得有趣的一頁時,他輕輕地咳了一聲,羅曼也隨之拍了張照片。

羅曼展示了一些水銀讀數,這些讀數在他的手錶上劇烈波動。齊伯斯坦很擔心手稿的狀況,因為它聞起來有點薄荷味,這表明手稿已經用百里酚(一種抗真菌的化學物質)處理過了。「我對這份論文不太滿意。」他說。但希帕克斯的手稿似乎相對沒有受到影響,這讓他鬆了一口氣。根據書冊的封面說明,自1972年以來只有16個人要過這本書。一個小時後,齊伯斯坦回到他的辦公桌前,拿出了EVA薄片。然後他填了張單子:「21/05/2018。蛋白質組學分析。」

他解釋說,在他成長的過程中,蘇聯的教育體系在科學和人文學科之間划了一條嚴格的界限。「二者完全分離開來,」齊伯斯坦說,「但現在我們正試圖打破這一障礙。他認為,對古書和文物的蛋白質組學分析,是圖書館和博物館在一個大眾注意力分散、內容數字化的時代重新構想自己的收藏品,並將其賦予生命的一種方式。「怎麼把人帶回來呢?」」齊伯斯坦說道,「也許從另一個角度看現存的文物或文獻會很有趣。」

第二天,齊伯斯坦在艾爾米塔奇博物館開會。會議大廳里擠滿了訪客,各種設備高高懸掛在空中。在樓上的一間辦公室里,齊伯斯坦與博物館自然保護部門的兩位科學家討論了蛋白質組學。最終,阿列蒂和齊伯斯坦希望將他們的技術商業化,其中包括他們所需要的複雜分析技術,並將其推向藏品和無法使用他們自己的光譜儀的研究人員。(今年夏天晚些時候,齊伯斯坦與艾爾米塔奇簽訂了一份初步合同。) 齊伯斯坦說,他和阿列蒂可以提供的針對歷史文物的研究服務類似於基因檢測公司23andMe的服務,只不過他們使用的是「來自已經去世的人的樣本」。

該領域的其他人也有自己的想法。在Project Dustbunny項目展開之後,福爾傑莎士比亞圖書館的管理員們想知道什麼是最好的文獻保存方法,什麼保存方法便於未來進行分析。其中一個問題是,手稿紙頁上的灰塵和絨毛是否突然變得有價值了,因為它們包含了大量關於近代早期的作家及其生活環境的信息。「我們問自己,這片土地50年後會變成什麼樣呢?」這些樣品能告訴我們些什麼呢?」導演威特莫爾說。

新技術的迅速發展也引發了一些警告。柯林斯分享的最近的幾篇蛋白質組學論文提出了令人驚嘆的觀點,但後來遭到了質疑。因為那些分析很敏感,而且樣品有可能在實驗室里受過污染。用於識別古代蛋白質的資料庫也為食品和藥品行業所使用,也就是說,被研究得最多的有機體——植物和動物,或者病原體,經常被認為是匹配的,即便有時候看似並不大可能匹配。「我們經常匹配一些超級有趣的東西,」柯林斯稱,「但之後你會開始對自己的實際發現感到緊張不安。」

大約20年前,波爾多大學(University of Bordeaux)教授卡羅琳·托卡斯基對畫作進行了首批蛋白質組學測試。托卡斯基正與大都會藝術博物館(Metropolitan Museum of Art)合作研究一種新的分析方法,讓化學家能夠確定藝術品中的蛋白質是如何老化並彼此結合的。她從手提包里拿出一張玻璃片,上面好像有一粒灰塵。事實上,那是大都會藝術博物館的宗教傑作、斯皮內洛·阿雷蒂諾(Spinello Aretino)的《抹大拉的瑪麗婭手持耶穌受難像》右下角上的一個小顆粒。「它重10到15微克,」托卡斯基說,「真的很小。」但托卡斯基每年能夠從更小的樣本中獲得更多的數據。四年來,她在實驗室里一直保存著列奧納多·達芬奇(Leonardo da Vinci)的《最後的晚餐》的一份樣本,但她一直不敢碰它。「問題是:我們該現在就分析這個樣本呢?還是該繼續嘗試和推動這些分析技術的發展?」托卡斯基說道,「現在,它就在我的辦公室里。」

這種不確定性都無助於說服文物保護人員交出他們的文物。「他們中的一些人會抓狂。」丹·柯比說。柯比曾是IBM的工程師,多年來一直在為哈佛的藝術博物館開發一種蛋白質測試技術。「你得慢慢來,慢慢說服他們。」許多文物保護人員認為,任何與歷史文物發生的化學反應,即使是在分子層級上,都是一種干擾。齊伯斯坦和阿列蒂的EVA薄片要想變得可行,就必須稍微有點潮濕,就像拇指印一樣。「『無損』這個詞必須小心使用。」托卡斯基指出。無論是在牛津大學的博德萊恩圖書館,還是在倫敦的大英圖書館,他都被禁止使用橡皮擦法。

更廣泛地說,不難理解為什麼蛋白質組學可能會對人文學者構成威脅。人文學者在手稿、繪畫和古物解讀方面的權威早已受到挑戰。一些與過去有關的學科一直都具有科學化傾向,比如考古學。其他的一些學科則沒有這種傾向,比如歷史和文藝評論。雖然從十九世紀起,博物館就有化學家,但保護科學——分析顏料,拍X光片,在傳統鑒賞領域中通常都不那麼重要。

從研究經費和硬數據的潛在價值來看,蛋白質組學具有顛覆性。在聖彼得堡,齊伯斯坦讓人感覺他不僅僅是想給歷史學家和文學學者帶來一種新的科學工具,他感興趣的是獲得可改寫歷史記錄的化學數據。「你知道,歷史學家和其他人給我們講了一些故事,」他說,「而現在是獲取客觀信息的好時機。分子開始講故事了,不是人來講了。這很有趣。」自從柯林斯進入這個領域以來,科學已經徹徹底底改變了考古學,通過從實驗室獲得的精細數據,它對過去的推論和廣泛理論進行了更深入的分析。「這些新技術讓我們獲得了以前從未想過的細節。」他稱。手稿的文字只是故事的一部分。「歷史是什麼呢?」科林斯問道,「當科學家開始與歷史文獻互動時,歷史何時結束,科學何時開始呢?」

威特莫爾說道,「在我們如何與科學聯繫的問題上,人文學科存在一種防禦性的蜷縮狀態。」儘管如此,他預測關於蛋白質組學的論文將在未來五年開始出現在文學和歷史期刊上。「無論是數據挖掘、蛋白質組學還是基因組學,人文學科界的人都有潛在的新夥伴。」他說道。

7月底,記者飛往米蘭,了解開普勒手稿的調查結果。他在一所大學的化學系遇到了阿列蒂。自開始研究《馬可波羅聖經》以來,他的實驗室里就源源不斷地出現了古物。我們拜訪了一些同事,他們在處理一塊有四千年歷史的埃及紙莎草紙時遇到了麻煩。這張紙莎草紙描繪了尼羅河上被毀的城市赫拉克里奧波利斯,但在一次實驗中,它的顏色發生了變化。一些化學家聚集在真空櫥櫃周圍,他們將紙莎草紙放在玻璃碗下面,試圖讓顏色變回來。

開普勒研究也遇到了問題。質譜儀分析蛋白質的第一次嘗試失敗了,要麼是因為在聖彼得堡的文稿處理,要麼是因為在米蘭準備樣品時出錯。「一周後,我們仍在清理這台機器。」阿列蒂說,「我們無法識別任何的東西,所以這是一場災難。」他希望不久後就能分析另一批樣品,但假期即將開始,預留時間處理儀器並不總是那麼容易。

然而,齊伯斯坦的金屬分析得出了更為有趣的結果。螯合劑薄片在其放置的地方到處都吸附了微量的金、銀、鉛和砷,其含量是對照品的3到9倍。有的汞讀數甚至更高。那些金屬讓人想起了布拉赫骨骼被挖掘出後的發現,在齊伯斯坦和阿列蒂看來,這表明開普勒和鍊金術之間存在聯繫。然而,與布拉赫不同的是,沒有開普勒採用鍊金術或使用其療法的記載。(十七世紀早期,鍊金術除了追求將金屬轉化為黃金之外,還被用於醫學目的。)齊伯斯坦和阿列蒂非常激動,對他們的發現充滿信心。「開普勒也是一位鍊金術士。」阿列蒂在發給記者的一封電子郵件中說。記者上了他的車,和他一起去見齊伯斯坦。阿列蒂搖下車窗,說道,「我在科學領域工作了45年,沒有人在乎我的研究。而現在,我們每次寫論文,都會有報紙給我們打電話。」

這兩位科學家和他們的妻子在米蘭的一家餐館共進午餐。這家餐館位於米蘭一家露天廣場的上層,可以看到大教堂。自聖彼得堡之行以來,齊伯斯坦就一直在計劃對開普勒的手稿進行更有野心的研究。通過開普勒的手稿,可推斷出行星表面金屬的濃度以及這位天文學家計算和書寫的模式。齊伯斯坦拿出手機,開始翻看檔案里的秘密圖像。他被開普勒書寫的規律性驚呆了,同時也想知道它是否包含編碼信息。「我認為人們必須重新認識開普勒這個人,」齊伯斯坦說道,「人們必須要得到這種圖像信息,這種化學信息,這種生化信息。這將比丹·布朗(Dan Brown)的傑作更令人好奇。」

齊伯斯坦和阿列蒂都很高興。他們走到陽台上,在大教堂前拍照。然而,他們對開普勒手稿的研究分析,是他們在工作中第一次去試圖挑戰歷史記載,而不是去試圖豐富歷史記載。當被問到學者們最初對於開普勒可能是鍊金術士的想法是否有什麼反應時,兩位科學家有些難為情。「他們非常失望。」阿列蒂喃喃地說。那天早上,齊伯斯坦收到了一封來自開普勒委員會的申克爾(Schenkel)的電子郵件。「他在郵件中說他不相信我們的發現。」齊伯斯坦說。

看到阿列蒂的論文草稿後,在研究開普勒的生活和著作上堪稱權威的劍橋大學歷史學教授尤林卡·羅布萊克(Ulinka Rublack)也表示不相信。不像出身富有貴族的布拉赫,開普勒一直都生活拮据,他不大可能是鍊金術士。「他是帝國數學家。他是最有抱負的科學家之一。」羅布萊克說道,「他需要有個大的實驗室和基礎設施才能做出令人滿意的工作。」此外,透過開普勒的著作,可以看到一種豐富多彩的學術生活。「他真的沒有把自己當做鍊金術師,他也沒有做那方面的事情。」羅布萊克說。(相比之下,牛頓寫了大量關於鍊金術的文章。)面對齊伯斯坦和阿列蒂的發現,申克爾親自去調查開普勒所有關於鍊金術的著作。他分享了他的研究報告。該天文學家的參考資料很簡單,且不大明確。「我不是化學家。」開普勒在1604年寫道。

然而,只要這些金屬痕迹是來自開普勒的,他使用鍊金術法的可能性就依然存在。「你知道,這是一個很大的謎,」申克爾坦言,「我自己也很好奇。」斷言開普勒使用鍊金術,顯然比尋找捕捉他的生活細節的證據更能引起人的興趣。」但那可能是對舊文書進行蛋白質組學分析和化學分析的主要價值所在。「歷史具有諷刺意味的地方在於,最明顯不過的事情卻被談論得最少。」曾寫過一本關於開普勒占星學的書的美國天主教大學訪問學者帕特里克·博納(Patrick Boner)說道,「人們概念化時間、療法、健康甚至洗澡的方式,所有這些都是非常日常的事情,都受到占星術和鍊金術等知識的影響。」

對於阿列蒂和齊伯斯坦對開普勒的手稿研究,伯納表示,他已經從兩人關於腺鼠疫的論文中了解到了他們的工作。「該研究正在打開一扇門,」他說,「我欣賞這個項目的地方在於,它遠遠超越了任何一種書面記錄。」開普勒曾寫道,「我彷彿讀過一個神聖的文本,它被寫進世界本身,是用必需品而非文字書寫的,它說:『男人,擴展你的想像力,你才能夠理解這些事情。』」這一領悟是他自己在尋找星體、物質和無法想像的事情的運動的知識的過程中得到的,而不是從印刷文字中得出的教訓。

齊伯斯坦和阿列蒂還談到了他們之前計劃的巴黎之行。他們想去那裡研究卡薩諾瓦的淋病。他們在拱廊的入口處分手,記者和阿列蒂穿過廣場。他想帶記者看看米蘭的二十世紀藝術博物館。那是一個酷熱的下午,阿列蒂看起來就像一個普通的遊客,脖子上掛著一根吊索,掛著相機和手機。在一樓,他們站了一會兒,看著阿列蒂非常欣賞的未來主義畫家安貝托·波西奧尼(Umberto Boccioni)的畫作。最後,他們來到了一幅名為《米歐港》(Port Miou)的美麗小風景畫前。這幅畫是喬治·布拉克(Georges Braque) 25歲時畫的。大海是紫色的,岩石是橙色的,樹木是紅色的。阿列蒂靠過去看。「我想調查一下這些畫。畫家們在創作它們的時候肯定服用了可卡因和海洛因。」他說,然後大笑,「總有一天,我們會做這件事的。」

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