當(dāng)科學(xué)家從人類骨骼和牙齒遺骸中提取出古老的DNA時(shí)，他們看到了DNA證據(jù)的巨大潛力。這些DNA豐富了史前人類的遷徙故事，為黑死病之類的流行病提供了令人驚奇的線索，還幫助人們?cè)谝粋€(gè)停車場(chǎng)下發(fā)現(xiàn)并鑒別出了英國(guó)國(guó)王理查三世（1452-1485）的遺體。

但是生物考古學(xué)教授Matthew Collins感興趣的不僅是古人的遺體，他還對(duì)古人制造的物品著迷不已：他們飼養(yǎng)、屠宰和食用的動(dòng)物有哪些？他們創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)是什么樣的？

Collins的實(shí)驗(yàn)室不僅研究家畜骨骼中的DNA，也研究羊皮紙、樺樹皮焦油和蜂蠟等物體中的DNA。這些物品能夠填補(bǔ)文字記載的空白，展現(xiàn)出歷史上的生產(chǎn)和貿(mào)易的新面貌。例如，有多少蜂蠟來自北非？牛瘟疫是如何在歐洲蔓延開來的？有了充足的基因數(shù)據(jù)，就可能重建一幅數(shù)百年前人們生活的畫面。

Collins具有研究蛋白質(zhì)的學(xué)術(shù)背景，同時(shí)他總有辦法聚集各個(gè)領(lǐng)域的專家，比如羊皮紙專家、獸醫(yī)、遺傳學(xué)家、檔案學(xué)家、經(jīng)濟(jì)史學(xué)家和蛋白質(zhì)科學(xué)家。他說道：“我所做的就是把人們聯(lián)系在一起，我只是中間那個(gè)無知的人?！?/span>

1. 從蛋白質(zhì)到DNA

Collins的科學(xué)生涯的開端源自于在少年時(shí)代觀看電影《大白鯊》的經(jīng)歷，這使他對(duì)海洋生物學(xué)產(chǎn)生了極大的熱情，他的科學(xué)生涯便是以此為開端。

最初他研究海洋化石，之后又去研究隱藏在化石內(nèi)部的古蛋白質(zhì)。但后來發(fā)現(xiàn)，這是一條死胡同。因?yàn)榇蠖鄶?shù)情況下，這些化石都太過古老，蛋白質(zhì)都不完整，無法用于研究。他不得不轉(zhuǎn)向研究越來越近期的材料，最終從古生物學(xué)跨入了考古學(xué)。他將蛋白質(zhì)分析技術(shù)應(yīng)用于陶器碎片，并從中發(fā)現(xiàn)了牛奶蛋白，這些發(fā)現(xiàn)都暗示著，曾使用過這些器具的人都曾有著怎樣的飲食習(xí)慣。

對(duì)膠原蛋白的研究也非常有用。膠原蛋白是一種富含于骨骼中的蛋白質(zhì)。Collins的學(xué)生Michael Buckley開發(fā)了一種名為ZooMS（質(zhì)譜法研究動(dòng)物考古學(xué)）的技術(shù)，可用于分析骨膠原蛋白，并迅速識(shí)別出它來自哪種動(dòng)物。2018年，科學(xué)家利用這項(xiàng)技術(shù)鑒定了在一個(gè)西伯利亞洞穴中發(fā)現(xiàn)的人類骨頭碎片。經(jīng)過進(jìn)一步的DNA分析發(fā)現(xiàn)，這是一個(gè)具有一半尼安德特人血統(tǒng)的女孩的骸骨。

Collins很快意識(shí)到，DNA比古蛋白質(zhì)擁有更大的潛力，與DNA相比，蛋白質(zhì)簡(jiǎn)直就是一件笨拙的工具。畢竟，任何一種動(dòng)物的DNA都是它的所有蛋白質(zhì)的編碼庫(kù)。這是非常強(qiáng)大的工具，它包含著巨大的信息量。

2. 羊皮紙中的歷史

面對(duì)約克大主教的檔案，Collins頓悟了：當(dāng)其他人認(rèn)為自己被寫在羊皮紙上的書和手稿包圍著時(shí)，Collins意識(shí)到自己被切成長(zhǎng)方形的、整齊擺放在書架上的數(shù)百萬(wàn)張獸皮包圍著。這些獸皮中的DNA所蘊(yùn)含的可能性讓他頭暈?zāi)垦！?br>

○ 羊皮紙。| University of York

當(dāng)Collins開始羊皮紙項(xiàng)目時(shí)，他聚集了一個(gè)包括遺傳學(xué)家、檔案學(xué)家、書籍制作者和歷史學(xué)家在內(nèi)的團(tuán)隊(duì)。

沒過多久，這個(gè)團(tuán)隊(duì)就遇到了他們的第一次文化沖突。在科學(xué)和考古學(xué)中，破壞性取樣雖然不被鼓勵(lì)，卻至少是可以容忍的。但書籍保護(hù)者可不會(huì)讓這些身穿白大褂的人進(jìn)來剪切他們的書籍。

與Collins一起工作的是博士后研究員Sarah Fiddyment，她既沒有放棄，也沒有激烈地抗?fàn)?，她只是如影隨形地跟著這些書籍保護(hù)者。她看到他們用白色的橡皮擦清理手稿，就想著這些清理物中或許就包含著足夠的DNA。結(jié)果確實(shí)如此，他們也找到了一種從橡皮屑中提取出DNA和蛋白質(zhì)的方法。這個(gè)折中方案讓所有人都很滿意。

○ Sarah Fiddyment、Matthew Collins與書籍保護(hù)者Antoinette Curtis一起觀看羊皮紙。| 圖片來源：Matthew Collins

在這之后，研究小組用這種方法從羊皮紙中提取到了5000只動(dòng)物的樣本。他們發(fā)現(xiàn)，一種據(jù)說是來自松鼠或兔子皮毛的超級(jí)細(xì)膩的羊皮紙，實(shí)際上來自于最常見的牛、綿羊或山羊，這些羊皮紙之所以這么薄，全是因?yàn)檠蚱ぜ堉圃煺叩木考妓嚒?br>

他們將羊皮紙中的牛的基因組與現(xiàn)代牛的基因組進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)它們類似于挪威紅牛和荷蘭奶牛的基因組。他們還發(fā)現(xiàn)，一本具有1000年歷史的《約克福音》的羊皮紙，似乎主要來自母牛犢，這很奇怪，因?yàn)槿藗兺ǔ?huì)讓母牛犢長(zhǎng)大，以便生養(yǎng)更多的小牛。研究小組中的一位動(dòng)物學(xué)家認(rèn)為，這些可能是在一場(chǎng)牛瘟疫的爆發(fā)時(shí)死亡的小牛。

○ 具有1000年歷史的《約克福音》。| 圖片來源：York Minster

3. 跨學(xué)科研究：羊皮紙、蜂蠟、樺樹皮中的歷史

Collins不是第一個(gè)想到從羊皮紙中提取DNA的人，但他是第一個(gè)大規(guī)模進(jìn)行研究的人。2009年，北卡羅來納州立大學(xué)的英文教授Timothy Stinson就發(fā)表了一篇關(guān)于羊皮紙DNA的論文，但他在為這個(gè)項(xiàng)目爭(zhēng)取更多資金上遇到了困難：美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)告訴他，他們不研究牲畜；于是他來到美國(guó)農(nóng)業(yè)部，這里的人又告訴他，中世紀(jì)書籍屬于國(guó)家人文基金會(huì)的管轄范圍；當(dāng)他和人文學(xué)科的管理者交談時(shí)，他們反問道：遺傳學(xué)研究？他們?cè)撃玫腻X都已經(jīng)拿了。跨學(xué)科領(lǐng)域的研究困難重重。

Collins從鼓勵(lì)跨學(xué)科研究的歐洲研究委員會(huì)那里得到了一筆巨額資助，他聯(lián)系上了Stinson并想要與他合作。Stinson感興趣的是，修道院和法院文件中的羊皮紙來自哪里，以及這些羊皮紙揭示出中世紀(jì)不同場(chǎng)景下的經(jīng)濟(jì)聯(lián)系是怎樣的。

最近，Collins還獲得了嘉士伯基金會(huì)的資助，用于研究蜂蠟。這個(gè)想法最初源自于一個(gè)檔案管理員給Collins一份具有蠟封的文件。蜂蠟中的DNA可能來自處理蠟封的人，也可能來自蜜蜂本身，還有可能來自困在蜂蠟中的花粉。從這些DNA中可以揭開重重歷史細(xì)節(jié)：誰(shuí)處理過這些蜂蠟，蜂蠟來自世界上哪個(gè)地方，那個(gè)地方每年生長(zhǎng)著什么花……

就像研究羊皮紙時(shí)一樣，Collins開始搜尋歷史學(xué)和蜂蠟生產(chǎn)領(lǐng)域的專家。他找到了倫敦國(guó)王學(xué)院的中世紀(jì)歷史學(xué)家Alexandra Sapoznik。Sapoznik喜出望外——世界上竟然有另一個(gè)人也對(duì)蜂蠟感興趣！她最感興趣的問題是，蜂蠟如何從北非的養(yǎng)蜂人那里傳到了歐洲。

哥本哈根大學(xué)的遺傳學(xué)家Thomas Gilbert說：“在考古學(xué)和DNA的世界里，Collins認(rèn)識(shí)所有人。”Gilbert研究的是歐洲野牛的號(hào)角一類人工制品，自從Collins進(jìn)入哥本哈根大學(xué)之后，他們一起致力于另一個(gè)項(xiàng)目，從樺樹皮焦油中提取出千年之久的口香糖的DNA。

研究人工制品中的DNA仍然是一個(gè)比較新的領(lǐng)域，它有許多尚未被探索過的方向。但在現(xiàn)代世界，我們的生物記錄已經(jīng)開始出現(xiàn)變化，未來的考古學(xué)家將無法從我們充滿石油制品的物質(zhì)文化中，發(fā)現(xiàn)同樣多的隱藏信息。Collins指出，我們不再那么依賴自然材料來創(chuàng)造我們需要的物品。曾經(jīng)人們需要使用皮革、木頭或羊毛；而如今的一切都是塑料。

原文標(biāo)題為“The Lab Discovering DNA in Old Books”，首發(fā)于2019年2月19日的The Atlantic。原文鏈接：https://www./science/archive/2019/02/dna-books-artifacts/582814/. 中文內(nèi)容僅供參考，略有刪減調(diào)整，一切內(nèi)容以英文原版為準(zhǔn)。