（考古学及博物馆学专业论文）长江中下游古代人类遗骸的dna研究.pdf

复旦大学 现代人类学研究中心 2 0 0 4 年 硕士学位论文 长江中下游古代人类遗骸的d n a 研究 摘 要 当代分子生物学的发展为人类学的研究开辟了众多新的领域。p c r技术的出现使对 古代遗骸中的d n a研究成为可能。 本文利用最新的人类分子生物学技术对长江中下游古 代人类遗骸的d n a作了相对系统的研究。 研究的具体目 标，是采用考古学和古d n a研究的理论和方法，尤其是y染色体上 s n p 遗传标记，以中心业己构建的现代各群体s n p单倍型图谱为参照，以长江中下流域 为研究区域，构建横纵双向时间坐标，以三峡峡江为界点，横向对先秦时期长江中游的 大溪文化、吴城文化和下游的良 诸文化、马桥文化进行比较，纵向对峡江内新石器时期 大溪文化汉代清代人骨进行比较，探讨上述文化所属人群各自的族属和相互关 系，参照现代人群图 谱探讨其在古今人群流变中的相对位置，在此基础上，进一步结合 历史学等学科的相关研究成果，对时间坐标上发生变化的动因进行一定程度的探索。并 通过对技术和研究方法中存在问题的分析和发展前景的思考希冀为该项研究方法体系的 完善和在考古学科中的切实应用提供思路。 在上述目 标指引下，文章通过三个大章，重点探讨以下问题: 1 古d n a 技术的方法论和国内外研究状况; 2 .定性分析:对大溪文化不同期别以及其他各文化和时期人骨进行y - s n p的分型检测， 参照已有现代人数据和分类体系，推测其近似类群; 3 .纵向比较:将大溪文化人骨与三峡地区其他墓地汉代与清代墓葬人骨结果进行比较; 4 . 横向比较:将大溪文化与长江中游的吴城文化和长江下游的良诸文化、马桥文化人骨 结果进行比较; 5 .古今参照:以探看古代各人群与和现代群体之间的联系; 6 . 参证相关学科 ( 历史学、考古学、群体遗传学等) 研究，对上述比较结果及其动因进 行一定程度的综合分析; 7 .结合本文具体研究从宏观、主观和客观层面分析该技术和研究方法中存在的问题; 8 .从全局性、区域性和局域性角度对考古学视野中的古d n a研究的开展提出思路。 古d n a( 又称a d n a)是指残留于古代生物遗骸中的d n a 。古d n a研究是指通过 分子生物技术对古代人类遗骸中的d n a片段进行提取、扩增、测序，得到部分古人的遗 传结构信息，从而了解人类的生物属性和相互关系。这一领域的研究工作开始于上个世 纪八十年代。 美国、日本、德国、法国、 意大利等国学者均己在应用古d n a技术研究古 代生物遗骸 ( 包括人骨遗存)方面取得了相应成果。中国在该领域的探索真正开始于九 十年代， 在个体鉴定和群体关系等层面进行了 探索。 从理论和各国实践来考察， 古d n a 研究所涉及领域主要包括人类的起源与进化、家系研究、群体关系研究、性别鉴定、病 理与饮食、动植物的家养和驯化过程研究等等。 古d n a检测中所用的遗传标记按传代方式可以分为母系遗传的线粒体d n a 、父系 遗传的y染色体d n a和双系遗传的常染色体d n a 。目 前，对古d n a的研究主要集中 于线粒体d n a上，对y染色体d n a的研究尚处于起步阶段。y染色体上的s n p 标记 ( s n p , s i n g l e n u c l e o t i d e p o l y m o r p h i s m ， 即 单核普酸多 态 性标记) 是不同 个体 基因 组d n a 序列同一位置上的单个核昔酸的差别形成的多态，由 于变异程度低和数量较多而成为重 要遗传标记，目 前已构建了其单倍型发生的系统树，复旦大学现代人类学研究中心通过 对中国各现代人群的检测.发现了亚洲人群特有的单倍群以及东亚一些民族群体的y染 色体单倍型分布情况，并结合人群对各单倍群的发生进行了 推测。这一技术和相应成果 为古d n a 的检测分析提供了有力的技术平台。 大溪文化是以重庆市巫山大溪遗址命名的新石器时代文化， 据碳1 4 测定， 距今约有 近六千至五千年的历史，主要分布在川东、鄂西等地区。我们对巫山大溪遗址出土的3 0 个不同期别的大溪文化个体、 1 个哨棚嘴文化个体和1 个六朝个体进行了线粒体高变区序 列和 y染色体 s n p分型检测， 得到 1 3 个大溪文化个体的y染色体 s n p 分型结果， 参照 群体遗传学己经建立的中国人群y染色体单倍型分布，这些不同期别的大溪文化个体较 为一致，在遗传结构上接近现代苗瑶类群。这一结果与考古学、历史学和群体遗传学的 相关研究结果趋向一致。 与此同时，为了考察同一地区不同时期和不同地区不同考古学文化相应个体之间的 关系，我们又对三峡地区汉代和清代，以及长江中游的江西吴城文化和长江下游的新地 里良 诸文化个体进行了y - s n p 分型检测，结果显示，所检测的三峡地区汉代和清代个体 近于汉藏类群，较之史前的大溪文化个体发生了明显的变化，这种转变，与墓葬形制体 现的差异又趋于一致。其动因，盖与史料中记载的汉代和清代中央政府对西南地区的政 治、 经济、文化涵化尤其是多次移民 事件有关。 作为因器物文化面貌迥然而分属不同考古学文化区系的大溪文化、吴城文化和良 洛 文化，其个体的ys n p 分型结果也差别明显，尤其是同属新石器时代的良 诸文化个体， 在遗传结构上与百越系统尤其是东南沿海地区的越族群体较为接近，与大溪文化个体存 在着较为明显的差异，这一结果也与群体遗传学对各单倍型地理发生推测相符，这种差 别也可视作对以往基于器物类型学的考古学文化区系划分的另一角度的审视。 作为一项方兴未艾的研究， 古d n a研究既有其发展潜力， 又存在着一系列切实的难 题。宏观上，起步不久的该项研究在资金、人力和从业机构几方面的力量都比较薄弱， 使得考古发掘中大量出土人骨的检测有待时日，也为重复实验的进行造成困难。 客观上，古 d n a本身的特殊性也为研究带来困难，研究技术远未完善和成熟。包括 抽提效率较低， 在木项研究中， 长江流域潮湿的环境和所涉样本久远的年代都是影响d n a 保存状况的直接因素。其次，在 p c r扩增阶段，p c r扩增技术的高灵敏性提高了古 d n a 检测的效率，但同时又带来了外源d n a的污染问题，尤其是实验者自身d n a的干扰。由 此需要采取从实验人员到器械试剂的一系列严格的防污染措施。主观上，大部分考古学 者仍然对古d n a 知识不甚了解，因而在考古发掘中， “ 取器弃骨”的现象仍然很多;取样 过程中，对样品数量和质量的把握也有待改进:在实验阶段，课题设计和技术手段之间 存在着不小的距离。 古d n a 技术应用潜力的发挥有赖于主客观等多个层面的协调发展。从研究思路而言， 似乎可以从三个层面，即全局性，区域性和局域性进行考虑。 古d n a技术在进行性别鉴 定、个体间关系分析、家系研究、族属分辨等问 题上的效用和潜能有助于各个层面问 题 的研究，从而为考古学对 “ 人”及其相关研究方法体系的构建和研究目 标的提升注入新 动力。技术的建立和完善是一个长期而艰苦的过程，应该建立多个遗传指标并用的检测 体系，以提取不同层面的遗传信息，其中，y - s n p遗传指标由于自身特点以及在防污染 方面的优越性具有较大的实效性和发展潜力。 关键词: 古d n a ; 大溪文化;y染 色体单核昔酸多态; 中图法分类号:q 9 8 6 ce n t e r f o r an t h r o p o l o g i c a l s t u d i e s a t f u d a n un i v e r s i t y t h e s i s o f m a s t e r s d e g r e e , 2 0 0 4 an anci ent dna s tudy of hum an rem ai ns f rom mi ddl e and low er reaches of y angt ze ri ve r abs t ract t h e i n t r o d u c t i o n o f t h e n a t u r a l s c i e n c e a n d t e c h n o l o g y i n t o t h e a r c h e o l o g y d u r i n g r e c e n t y e a r s h a s g r e a t l y i m p r o v e d t h e m e t h o d o l o g y s y s t e m o f t h e a r c h e o l o g i c a l r e s e a r c h . u n d e r th e i n t e r s e c t i o n s o f a l l s u c h s c i e n c e s a n d t e c h n o l o g i e s , t h e a p p l i c a t i o n o f m o l e c u l a r b i o l o g i c a l t e c h n o l o g y h as b e e n b r o u g h t i n t o t h e r e s e a r c h a r e a o f t h e mo l e c u l a r l e v e l o f h u m a n r e m a i n s , w h i c h e n g e n d e r s t h e a n c i e n t d n a扭 d n a ) t e c h n o l o g y . t h e a d n a t e c h n o l o g y h a s m a d e t h e r e s e a r c h e s o n t h e mo l e c u l a r l e v e l o f h u m a n r e m a i n s p o s s i b l e , w h i c h h o p e f u l l y w i l l o p e n a n e w p e r s p e c t i v e f o r t h e a r c h e o l o g i c a l r e m a i n s . t h e a r t i c l e i s b as e d o n t h e a d n a t e c h n o l o g y a n d r e s e a r c h m e t h o d a s g u i d e l i n e a n d o n t h e i n s p e c t i o n a n d a n a l y s i s o f t h e h u m a n b o n e e x c a v a t e d f r o m t h e p r e h i s t o r i c s it e s o f y a n g t z e r i v e r a r e a w i t h w u s h a n d a x i a s t h e m a i n f o c u s i n g s i t e , t o g e t h e r w i t h c h i n a s fi r s t g e n e d a t a b a s e e s t a b l i s h e d b y t h e c e n t e r f o r a n t h r o p o l o g i c a l s t u d i e s a t f u d a n u n i v e r s i t y a s t h e b a s i c m a t e r i a l s . b y i n t r o d u c i n g t h e m e t h o d o l o g y , r e s e a r c h c ase s a n d t h e o r e ti c a l d i s c u s s i o n o f t h e a d n a t h e a r t i c l e i n t e n d s t o e x p l o r e t h e a p p l i c a t i o n v a l u e a n d s c i e n t i f ic s i g n i fi c a n c e o f t h e n e w t e c h n o l o g y i n t h e a r c h e o l o g i c a l r e l a t e d s u b j e c t s . t h e s p e c i fi c a i m o f t h e a rt i c l e , i n t e r a l i a , b y c o m b i n i n g t h e m e t h o d a n d t h e o r y o f a r c h e o l o g y a n d a d n a r e s e a r c h , e s p e c i a l l y t h e s n p m a r k s o n y c h r o m o s o m e , b y e s t a b l i s h i n g a c o o r d i n a t e i n t h e y a n g t z e m i d d l e - a n d - l o w r e a c h e s a r e a w i t h t h e t h r e e g e o r g e s a s o r i g i n p o i n t , w i t h t h e d a x i c u l t u r e o f p r e - 口 i n e r a , w u c h e n g c u l t u r e i n t h e mi d d l e r i v e r a r e a a n d t h e l i a n g z h u a n d m a q i a o c u l t u re s i n t h e l o w e r r i v e r a r e a a s a b s c i s s a , a n d w i t h t h e c o m p a r i s o n s t u d i e s o f h u m a n b o n e s a m o n g n e o l i t h i c d a x i c u l t u re, h a n d y n as t y a n d q i n g d y n as t y a s y - a x i s , i s t o a n a l y z e t h e r e l a t i o n a n d c a t e g o r y o f r e s p e c t i v e h u m a n c o l o n y o f t h e a b o v e c u lt u r e s a n d t o d i s c u s s t h e c h a n g i n g r e a s o n i n t h e x - a n d y - a x i s c o o r d i n a t e b y c o m b i n i n g h i s t o r y s t u d i e s a c h i e v e m e n t s . t h e a rt i c l e a l s o i n t e n d s t o m a k e s u g g e s t i o n o n t h e p e r s p e c t i v e a n d i m p r o v e m e n t o n t h e a p p l i c a t i o n o f a d n a t e c h n o l o g y i n a r c h e o l o g y . u n d e r t h e p r i n c ip l e s h e r e a b o v e , t h e a r t i c l e w i l l f o c u s i n g o n : 1 . me t h o d o l o g y a n d r e s e a r c h b r i e f o n a d n a t e c h n o l o g y i n c h i n a a n d a b r o a d 2 . q u a l i t a t i v e a n a l y z e a n d e s t i m a t e t h e c l o s e c a t e g o r y b y i n s p e c t i o n t h e h u m a n b o n e s o f d a x i c u l t u r e i n d i ff e r e n t e r a a n d r e f e r t o t h e d a t a a n d c l a s s i f i c a t i o n s y s t e m o f m o d e r n h u m a n b e i n g s . 3 . s t r a i g h t c o m p a r i s o n o n t h e d a x i c u l t u r e b o n e s w i t h t h e b o n e s o f h a n a n d q i n g d y n a s t i e s e x c a v a t e d f r o m t h e t h r e e g e o r g e s g r a v e . 4 . h o r i z o n t a l c o m p a r i s o n o n t h e h u m a n b o n e s a m o n g d a x i , w u c h e n g , l i a n g z h u a n d m a q i a o c u l t u r e s . 5 . c o m p a r i s o n b e t w e e n t h e a n c i e n t a n d m o d e r n h u m a n c a t e g o r y . 6 . c o m p r e h e n s iv e a n a l y s i s o n t h e c h a n g i n g r e a s o n t o t h e c o n c l u s i o n m a d e a b o v e w i t h r e f e r e n c e t o t h e r e l a t e d s u b j e c t s s t u d ie s . 7 . e x p l o r a t i o n o f t h e e x i s t i n g p r o b l e m s i n t h e a d n a t e c h n o l o g y r e s e a r c h e s i n a v i e w o f m a c r o , s u b j e c t i v e a n d o b j e c t i v e a n a l y s i s ; 8 . ma k i n g p r o p o s a l o n t h e a d n a r e s e a r c h . a d n a r e s e a r c h i s t o e x t r a c t a n d a m p l i f y t h e m i n i m d n a i n t h e a n c i e n t r e m a i n s , s o a s t o r e v e a l t h e g e n e t i c s t r u c t u re o f t h e a n c i e n t s p e c i e s a n d t h e r e l a t i o n s h i p a m o n g t h e m . a s b e g i n n i n g f r o m t h e 1 9 8 0 s , t h e f i e l d s o f t h i s re s e a r c h h a s i n v o l v e d t h e o r i g i n a n d e v o l u t i o n o f h u m a n b e i n g , t h e a n c e s t r y o f h u m a n , t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n c o l o n i e s , s e x i d e n t i f i c a t i o n , d i e t a n d d i s e a s e , d o m e s t i c a n d t a m e p r o c e s s o f p r o p a g a t i o n , e t c . t h e g e n e t i c m a r k e r s a d o p t e d i n t h e a d n a a n a l y s e s in c l u d e m i t o c h o n d r i a l d n a， y c h r o m o s o m e d n a a n d a u t o s o m e . n o w a d a y s , m o s t a n a l y s e s a re b as e d o n t h e m it o c h o n d r i a l d n a s e q u e n c e s . t h e s i n g l e n u c l e o t i d e p o l y m o r p h i s m s ( s n p s ) o n y c h r o m o s o m e a r e t u r n i n g t o b e i m p o r ta n t m a r k e r s d u e t o t h e i r r e l a t i v e l y l o w v a r i a t i o n a n d b i g a m o u n t . w e e x a c t e d a n d a m p l i f i e d 3 2 i n d i v i d u a l s f r o m t h e d a x i s i t e i n w u s h a n , c h o n g q in g , w h i c h i n c l u d e d 3 0 i n d i v id u a l s o f d a x i c u l t u r e o f p r e h i s t o r y . t h e y s n p t y p in g r e s u l t s o f 1 3 d a x i c u lt u r e i n d i v i d u a l s h a v e b e e n a n a l y z e d , w h i c h t u r n e d o u t t o b e s i m i l a r w i t h h m o n g - mi e n e t h n i c g r o u p . t h i s o u t c o m e a l s o f i n d s e v i d e n c e i n a r c h a e o l o g y , h i s t o r y a n d g e n e t i c s r e s e a r c h i n o r d e r t o m a k e m o r e s u ff i c i e n t c o m p a r i s o n s , w e a l s o a n a l y z e d s o m e in d i v i d u a l s o f d iff e r e n t d i s t r i c t s a n d d i ff e r e n t p e r i o d s . t h e r e s e a r c h e s r e v e a l t h a t t h e s e i n d i v i d u a l s p e c i m e n s o f q i n g a n d h a n d y n a s t y a r e c l o s e t o t h e e t h n i c g r o u p o f s i n o - t ib e t a n i n t h e i r g e n e t i c s t r u c t u r e s . c o m p a r e d w i t h t h e g e n e t i c s t r u c t u r e o f t h e s p e c i m e n s o f d a x i c u l t u r e , h o w e v e r , i t h a s o c c u r r e d o b v i o u s c h a n g e s , w h ic h a r e v e r y s i m i l a r w i t h t h o s e c h a n g e s i n t h e m a u s o l e u m a p p e a r a n c e a m o n g t h e m . t h e c h a n g e s a r e v e r y m u c h r e l a t e d t o p o l i t i c a l , e c o n o m i c a n d c u l t u r a l r e b u i l d i n g p o l i c i e s o f t h e h a n s a n d q i n g s c e n t r a l g o v e rn m e n t t o t h e s o u t h - we s t a r e a a n d a r e a l s o c a u s e d b y t h e f r e q u e n t m i g r a t i o n t i d e i n t h e a r e a . t h e g e n e t i c s t r u c t u r e s o f t h e s p e c i m e n s fr o m l i a n g z h u c u l t u r e a r e v e r y m u c h s i m i l a r w i t h t h e o n e s i n d a i c ( b a i y u e ) c u l t u r e , a n d e s p e c i a l l y c l o s e t o o n e s o f t h e d a i c p o p u l a t i o n s i n t h e s o u t h - e a s t c o a s t a l a r e a . t h i s i s a c c o r d e d w i t h t h e g e n e t i c r e s e a r c h . a s a n e w l y a p p l i e d r e s e a r c h t e c h n i q u e , a d n a e m b o d i e s g r e a t p o t e n t i a l s i n o n e w a y a n d f a c e s p r a c t i c a l d i f f i c u l t i e s i n a n o t h e r . t h e d i ff i c u l t i e s , a m o n g o t h e r s , a r e l a r g e ly d e p r i v e d fr o m t h e t e c h n o l o g y a n d u n d e r s t a n d i n g l i m i t a t i o n s . t h e r e f o r e , e ff o r t s f r o m a l l a s p e c t s a r e i n n e e d s o a s t o f u r t h e r i m p r o v e a n d d e v e l o p t h e a d n a r e s e a r c h t e c h n i q u e . s p e c i f i c a l l y , t h e r e s e a r c h s h o u l d b e c a r r i e d o u t f r o m a m a c r o - a n d m e d i u m s c o p e t o a m i c r o - s c o p e k e y wo r d s:a d n a: d a m a r c h a e o l o g i c a l c u l t u r e;s i n g l e n u c l e o t i d e p o l y m o r p h i s m s o n y c h r o m o s o m e ( ys n p s ) 复旦大学硕士学位论文 2 0 0 4 月 u台 近几十年来，物理、化学、数学、生物等多种自 然科学技术被逐渐引入以丰 富改进考古学的方法体系， 正是在这样一个多学科交叉的大背景下， 二十世纪八 十年代，分子生物学技术被应用于对古代生物遗骸的研究中，并由此生发了古 d n a技术。这项技术使得对古代人类遗骸分子水平的研究成为可能，从而有望 于为有关考古遗存尤其是人骨材料的研究打开全新的局面。 本文以这项方兴未艾 的技术和研究为主导， 以对巫山大溪遗址为主的长江流域若干史前遗址出土人骨 的d n a检测和分析为立足点，以复旦大学现代人类学研究中心 “ 中国人基因组 s n p 单倍型图谱构建及其开发应用” 所建立的国内第一个基因数据库为依托， 拟 从方法论介绍、 研究实例分析以及理论探索三个角度对这一新兴技术以及对考古 学等相关学科的应用价值和学科意义略作探析。 第一章 方法论和研究史概述 1 . 1古d n a的基本原理和方法 d n a 分子 ( 脱氧核糖核昔酸) 是生物遗传物质的直接载体， 蕴涵了生物体所 有的遗传信息， 通过对d n a 序列的研究和比较， 可以揭示出生物个体和群体特征 的众多信息和复杂的变异及规律，进而探求同一物种不同群体之间的遗传关系。 古d n a( 又称a d n a )是指残留于古代生物遗骸中的d n a 。自 从证实了在古代 人类遗骸中的某些 “ 硬组织”( 如骨骼、牙齿)及在缺水条件下的 “ 软组织”存 在着少量未降解或稍降解的d n a 后， 对古代人类遗骸分子水平上的研究就迅速开 展起来。 通过分子生物技术对古代人类遗骸中的d n a 片段进行提取、 扩增、 测序， 就能得到部分古人的遗传结构信息， 为了解人类的生物属性和相互关系提供了直 接证据。 这一领域的研究工作开始于上个世纪八十年代。世界上成功提取 d n a的最 早先例， 是中国科学院生物物理研究所从长沙马王堆古墓出土女尸中提取出的古 d n a和r n a . 1 9 8 4 年h ig u c h i 等 人从 博 物 馆中 保 存了1 4 0 年的 马 科 动 物 c q u a g g a ) 肌肉 标本中 提取、 克隆并测序了 两个线粒体d n a片段， 通过与其近 亲马、 驴和斑马之间的相关线粒体d n a序列的比 较，建立了相互的亲缘关系和 进化树2 l ， 这项开创性的工作充分证明了 古代d n a研究的可行性和重要性。8 0 黄 颖:长 江中下游古代人类遗骸的d n a研究 年代中 期， 聚合酶链式反应 ( p o ly m e r a s e c h a i n r e a c t i o n ， 简称p c r ) 技术问 世， 这一分子生物学领域的革命性进展为古d n a的研究注入了全新的活力，使得古 d n a研究进入一个新阶段。 1 . 1 . 1 古d n a的 类别与特点 古代生物遗骸可分为三类: 软组织( s o ft t i s s u e s ) 、 硬组织( h a r d t i s s u e s ) 和化石 ( f o s s il ) 3 1 。 软 组 织指以 较好的 状 态 保 存 下 来的 遗 骸， 如 人或 动 物 古尸的 肌肉 、 皮 肤、 脑、内脏等， 只有在特殊或罕见的情况下， 这些软组织才得以较好的情况保 存下来，如埃及的木乃伊、 德国和法国边境发现的距今 5 0 0 0 年的 “ 雪人， 、长沙 马王堆的干尸、各地不断发现的明清时期古尸等，这些都是古代d n a研究难得 的好标本; 硬组织则指一般考古发掘所得的古代骨骼、 牙齿等， 这些材料来源广 泛，种类和数量较多，是古代d n a研究的更常见的材料;化石即指远古人类和 动植物的化石。由于年代较远，在内外环境的影响下，古d n a具有数量少、片 段短、受损伤等特点。 1 . 1 . 2 古d n a的提取 针对不同类型的材料，古d n a 的提取、纯化主要有酚氯仿法、硅胶吸附法、 c t b a 法、蛋白酶k 法等。 传统的酚一 氯仿法4 1 是使用酚一 氯仿除去样品中的蛋白 质，回收水相， 用乙 醇 沉淀得到d n a . 而硅胶吸附法是b o o 。 等5 1 根据在高浓度g u s c n 条件下核酸能与硅藻或硅颗粒 结合并在较高温度下被洗脱释出的特性，建立起来的一种简便、快速、可靠的 d n a 分离纯化方法。 1 . 1 .3 古d n a的扩增 对古d n a的研究最早采用分子克隆方法进行， 但这种方法存在着一些缺陷: 一是由于古d n a本身的损伤导致克隆效率低下;二是克隆后的分子在宿主内可 能会受到某些修补或修饰，从而无法真实地反映出古代生物的遗传信息。1 9 8 6 年美国科学家 m u l l i s发现并创立了划时代的 p c r技术 ( p o l y m e r a s e c h a in r e a c t i o n ,聚合酶链式反应) ，从而为古d n a研究提供了一种高效的技术手段。 p c r技术的主要内容是: 在有人工合成的寡核昔酸引物、 热稳定性d n a聚合酶 和4 种脱氧核昔酸( d n t p ) 存在的反应条件下， 一个引物与靶d n a片断的w a t s o n 链的相应序列配对，另一条联则在 d n a片断的另一端与 c r i c k 链配对，由于两 个引物的方向相反，两引物之间的靶d n a序列被复制，由于一轮扩增反应的产 复旦大学硕士学位论文 2 0 0 4 运用的标记有s t r和s n p a s t r即短串 联重复序列。s n p标记即y染色体的单 核普酸多态性标记，每个s n p 位点上有一个碱基存在两种类型，一种是原始型， 另一种是突变型 1 3 1 a y 染色体上各位点在历史中陆续发生的突变形成了 许多种组 合。 这就是y 染体s n p 单倍型 1 4 1 1 . 2 国内外古d n a研究概况 从上个世纪八十年代至今，美国、日 本、德国、法国、意大利等国学者均已 在应用古d n a技术研究古代生物遗骸 ( 包括人骨遗存)方面取得了相应成果。 中国在该领域的探索真正开始于九十年代，吉林大学，复旦大学，中国科学院， 中国科技大学等数家单位进入了该领域的研究， 分别在个体鉴定和群体关系等层 面进行了探索。 从理论和各国实践来考察，古d n a研究所涉及领域主要包括人类的起源与 进化、 家系研究、 群体关系研究、 性别鉴定、 病理与饮食、 动植物的家养和驯化 过程研究等等。以下将目 前国内外的研究状况略作归析。 1 .人类的起源与进化。这一方面最显著的例子就是对尼安德特人化石中线粒 体d n a的成功提取与序列的测定所示其在基因上对现代人无所贡献，目 前己 有 三例 1 5 - 1 7 1 而澳大利亚学者通过对6 万年前澳洲出土人类化石中d n a的测试对上述尼 人说提出了质疑 g l 2 、家系研究。这是从遗传结构的比较来分析个体间亲缘关系的研究。这一 层面的工作在国外己有较多实例， 尤其是对合葬墓内关系的探求， 往往是线粒体 上遗传标记 如短串联重复序列 ( s t r ) . y染色体s t r和性别测试结果的综合运 用。 这种个体间遗传关系关系的研究有两类: 一是遗址( 墓葬) 内部关系的比 较， 如德国南部尼尔森中世纪早期 ( 公元4 5 0 - 7 0 0 )墓葬人骨研究中运用了四个人类 特异的s t r 位点， 结 合a m e l o g e n i n 基因的 性别测 试得出 三人合葬墓为 父母 和子 女 合葬 1 9 1 。同时运用线粒体 d n a和 y染色体 s t r分型的 例子是德国h a r z l i c h t e n s t e i n洞穴青铜时代晚期 ( 1 0 0 0 - 7 0 0 b c )的骨骼研究，这是一个严重受扰 的 遗址， 科学家们通过分子生物学技术探求相互关系2 0 1 。 二是墓葬间 个体关系的 比较。吉林大学以河北省阳原县姜家梁新石器时代墓地出土的 1 0 例人骨资料作 为样本，运用母系遗传线粒体d n a的序列比较探明其社会属性，这是运用类家 系 研究 技 术 探 求 社 会 属性的 尝 试 2 11 。日 本 学 者k u ro s a k i 1 9 9 3 年首 次 运 用s t r 技 术对两个 2 0 0 0年前的考古遗址出土的个体进行了d n a测试，这些个体从从考 古背景来看似乎存在着近亲关系， 但d n a检测却证明了设想中的近亲关系并不 存在2 2 1 黄颖:长 江中下游古代人类遗骸的d n a研究 3 .群体关系研究。这是基于个体遗传结构集合之上的群体间关系的比较。 可分三类:( 1 ) 古代群体与现代群体遗传结构的比 较， 多为解决某地人群的来源 与迁徙。 如对美拉尼西亚人来源的“ 特快列车” 说 的否定2 3 1 0 ( 2 ) 古代不同 群体 间的比较。 吉林大学对出土于河南省郑州市西山仰韶文化晚期遗址、 内蒙古克什 克腾旗龙头山遗址的夏家店上层文化墓葬和察右后旗三道湾汉代鲜卑族墓葬的 人骨的比 较研究2 4 1 。复旦大学对马桥出 士的良 洁时期、马桥时期、 战国 和松江、 天钥等地明 代墓葬出土人骨的比 较研究2 1 1 0 ( 3 ) 基于现代人研究之上的古 今人关 系研究。 如复旦大学现代人类学研究中 心对三峡汉代人骨研究2 6 1 这两类研究的立足点是极为近似的， 都是一种从遗传结构这一人类的生物属 性来探讨个体与个体、 群体与群体间关系的比 较。 这类研究的究其实质是贯注了 考古学和一些相关学科如人类学等对人的生物属性与文化属性之间的关联， 如李 济先生在 从人类学看文化一文中就曾对 “ 生物的人”与 “ 文化的人” 进行了 比 较，并对文化的差异、 种性的差异和环境差异之间的相互关系作了探讨1 2 7 1 4 、性别鉴定。性别是个体的一项重要生物属性，在墓葬和墓地的研究中很 有帮助， 以往通常由体质人类学来完成这项工作， 但面对未成年个体和残碎骨骼， 通常的形态观察和测量较难实现。 分子技术通过对直接决定性别的染色体或与性 染色体同 源的基因检测来进行分辨， 从理论上说， 任何个体都可以 通过这种方法 测出 性别， 这一领域的成果报道也较多， 国内 骨骼材料也己 有些鉴定结果 2 8 1 。目 前的研究多是运用分子生物学技术进行测试， 然后将结果与标准骨学分析结果相 互参证，也有少数运用测试结果解决具体问题的尝试，如对a s h k e l o n发现的公 元前4 - 6 世纪近百具婴儿骨骼的测试纠正了文献记载中女婴遭弃较多的误解， 并 对该杀婴现象的原因和男女婴不同的 葬习进行了 探讨2 9 1 性别，以及与之相关的一些参数如男女性别比例、合葬性别组成等是解决一 些考古学问题诸如丧葬习俗、 劳动分工、 婚姻制度、 社会结构等非常重要的参数， 除了骨骼形态辨认外， 器物类别尤其是在劳动分工后， 随葬的不同劳动工具往往 被视作与不同性别相对应， 这种间接的性别推断相对不够科学， 从一些研究的实 例中可以得知， 这两者之间并不存在必然联系， 因而科技测试与经验分析在考古 研究中当不能偏废。 5 、病理与饮食。2 0 0 0 年在英国曼彻斯特召开的第五届国际古 d n a研讨会 来自 有学者 专门 就 这一主 题作了 探讨3 0 1 ， 可见， 这 两项 研究已 经受 到关 注。 8 0年代考古学最重要的趋势之一是人类骨骼学和古病理学的出现，起初这 种研究停留在运用医学手段对骨骼进行形态观察对疾病进行简单的鉴定或诊断， 随后逐渐开始关注一个群体中疾病发生的模式以及两个或更多个群体中疾病发 生模式之间差异的研究，并将之与工作方式、食物状况、 暴力、 疾病的危害等方 复旦大学硕士学位论文 2 0 0 4 面的研究相联系。美国考古学家马克 n 科恩成功地将古病理与史前经济的变 化相结合， 是将古病理学方法和结果为考古学研究 所用的 成功例子3 11 。 同 样的问 题在于这种基于骨骼显像临床诊断式的研究也受制于着骨骼材料保存状况和疾 病骨骼物理变形显象的制约。 基因与疾病的关系在人类基因组计划中占据了重要地位， 基因诊断作为一种 从分子水平上对导致疾病的致病基因的的直接探测而显示出比通常临床诊断的 超前性和确诊