《21世纪》与《生物考古学》生物考古学简史《分子狩猎考古学家如何唤醒沉睡的过去》

《21世纪》与《生物考古学》生物考古学简史《分子狩猎考古学家如何唤醒沉睡的过去》

马丁k.约翰逊（m.k.约翰逊）自称是一位科学家在过去30多年里创造了唤醒睡眠的经历（以下简称“分子狩猎”）。那时他刚刚开始考古生涯,英格兰南部的田野工作给他带来的最初印象是潮湿的天气和布满泥沼的土地。60年代英国考古学家的工作方法与今天不尽相同,在最初受训时,除了摆弄各种发掘工具外,把出土的陶器洗得干干净净是他的重要任务。30年过去,考古学和其他科学的发展让我们认识了一个新的人类历史。这个历史与在博物馆里展出的那个干净高贵的历史不太一样,它藏在脏兮兮的泥巴和碎得不成样儿的兽骨里。这个历史过去被我们洗掉了,马丁称它为“信息的冰山”。《分子狩猎》是一部简史性质的读物,介绍近25年来生物考古学发展的脉络,及其间种种大事件。马丁·琼斯从亲身经历的考古学旅程开始,首先渲染了一个上世纪末古DNA研究旌旗招展的大时代,然后用一连串有趣的研究故事把往事串接起来。这边读者看得起劲,那边作者却不动声色地讲起遗传学、生物化学、物理学以及统计分析的知识来。比起一般的科技书籍,琼斯在解释实验理论时显得相当克制,叫人觉得恰到好处。尽管书名暗示这是一本和遗传学有关的书,但作者没有使内容局限于这一专门领域。他十分清楚生物考古学发展的前因后果,每个案例都从早先的生物化学研究(如蛋白质、脂肪等)入手,尤其不忘解释事情前后的考古学背景,之后才推出最近DNA和遗传学上得出的证据,段落安排游刃有余。曾经风靡一时的《侏罗纪公园》并非凭空想象出来的,其背景是上世纪90年代古DNA研究上一连串惊人的突破。1993年,科学家从距今1亿3千万年前的琥珀化石中提取出象鼻虫的DNA,随后是2亿年前的鱼化石中的基因,之后是更令人瞠目结舌的4亿年前的贝类。那时条件似乎都已齐备,人们醉心地期待着合适的恐龙样品的出现。《侏罗纪公园》的作者麦克尔·克莱顿(MichaelCrichton)是位哈佛医学院出身的科幻小说家,他深知这个领域发展的近况,因此才在小说中设计出保存在苍蝇琥珀中的恐龙DNA的情节。后来的实验证明这些90年代的科学奇迹都出了问题,神话无一例外地破灭了。正如《分子狩猎》中所说的那样:“当年那些伟大发现最后都只是证明了古代化石是多么容易遭受现代污染。”今天的科学家相信,只有在极端特殊的条件下,古生物DNA才有可能保存最长5～10万年。最后的暴龙消失于6千5百万年前,这意味着,侏罗纪公园对我们永远是个梦。上世纪末的生物考古当然不仅仅只有冒进和失败。分子生物学的发展让我们有了新工具去勾画一个更精细的现代人类进化谱系。1987年,凯恩(RebeccaCann)等人运用母系遗传的线粒体DNA多态性研究,提出著名的“夏娃说”,认为现代人类起源于非洲,并在大约10万年前走出非洲,之后取代了世界各地的其他古人种。对欧洲尼安德特人遗传基因的研究验证了现代人类单一起源的假说。虽然“线粒体夏娃”的假说仍存在缺陷,尚需要化石方面确凿的证据填补缺环,同时需要对考古和人类学上的种种质疑作出解释,但意味深长的是,它一定程度上解决了进化论方面的悖论。具体来说,生物在进化过程中,常常是在条件好的时候物种大量产生,环境变坏时发生灭绝,被淘汰的物种是大多数,只有少数存活。如果多元说成立,世界各地的古人种为何没在过去100万年来欧亚大陆环境变化中被大量淘汰?他们不但奇迹般地存活下来,而且并未象其他物种那样由于分开时间过长而产生巨大的差异。相反,如果现代人类独立起源于非洲,并在距今10万年前走出非洲,则必然有一个阶段我们的祖先与其他地区原有的居民混居一处。生物考古学向我们提供了当时多个古人种共存的信息。琼斯在“我们古怪的表兄”一节中为读者展现出现代人类祖先抵达欧洲后与当地的尼安德特人共处的场景:“他们在相貌、头颅大小和身材等方面差别很大,远比今天人类个体之间的差异大。他们绝对互相见过,生活在同一个地区,有时候还会来到同一条溪谷或找同一个地方避难。他们都会围在火边烤肉,在狩猎和生活中使用木质和石制工具。都遮蔽躯体。至少我们的祖先使用语言,尼安德特人没准还懂得音乐。两个人群都照顾老弱并掩埋尸体。越来越多的证据表明他们互相学习制造工具的方法、装饰技术,可能还有音乐和宗教。但是他们却是进化过程中两个命运截然相反的分支。”现代人类的祖先和尼安德特人在欧洲共存了近万年的时间。从距今3万年左右尼安德特人开始大量消失,他们最后一次出现是在距今2万年前的西班牙,从此便销声匿迹。尼安德特人的命运是很典型的古人种的命运,其实可能也是所有物种共同的归宿。尼安德特人在地球上存在了几万年的时间,有的古人种甚至可以生存上百万年,但总有灭绝的一天。这恐怕也将是我们最终的命运。分子考古技术同时也被用在农业起源和传播的研究上。关于农业起源问题,一直有两种理论争论不休。其一是柴尔德(V.GordenChild)的革命模式:柴尔德和他的继任者们认为史前农业的出现是和近代工业革命类似的一次技术革命。动植物的驯化技术最初发生于一地,象蒸汽动力技术迅速传遍全球一样,农业技术也被逐渐推广到世界各地。持反对意见者认为,柴尔德的模式中农业经济优于采集狩猎的假设是不成立的,从事农耕的人并没有比过去的猎人和采集者生活得更好。相反,在不少地方,农业限制了人们的食物多样性反而有害他们的健康。农耕者的工作比起狩猎采集时代是更辛苦了而不是更轻松。因此农业起源并非象柴尔德所说是一场技术革命,而是1万年前全球气候激变引发自然选择的产物。这场论战中,生物考古学的证据没有一边倒地支持某一方。1997年曼弗雷德·海穆(ManfreddHeum)用一种很类似刑侦学上DNA鉴定的方法,对比野生和种植两种单粒小麦的现代样品。结果指出当代各地种植的单粒小麦可能有同一祖先,而且可能来自今天土耳其东南部的卡拉噶达(Karagadag)山区一带。巧合的是,就在距卡拉噶达山不到100公里的地方,一个荷兰考古工作组发掘出现今所知最早的炭化单粒小麦种子。这个结果无疑有利于革命论。更早的蛋白质的数据也支持柴尔德的观点。但是对亚洲稻米和美洲玉米现代DNA的研究表明,有些作物很可能独立起源于近东半月弧以外的地区,这是对革命论的有力挑战,反而支持了激变说。回到论战中来,这回基因、蛋白质分子和DNA的各种研究结果无法协调一致。辩论双方仍各执己见:一方抱定人定胜天,是发明创造改变历史;另一方延续传统进化论关于环境改变、竞争和选择的论点。“每当我们为纷繁复杂的现实世界向历史寻找根源时,我们总喜欢找一个简单的结论;然而当我们翻看丰富而细枝末节的证据时,每个简单的解释就都变得很苍白。在这里,过去和今天一样多变而错综复杂。”《分子狩猎》如是说。除了现代人类起源和农业起源这样生物考古学上著名的公案外,《分子狩猎》还广泛地论述了诸如人类迁徙、古疾病、DNA亲缘关系鉴定以及蛋白质、油脂、植硅石等非DNA分子生物学方法的进展。在点评过去生物考古学得失的同时,琼斯也指出几种新技术尚有开阔的发展空间。比如新的残留物分析能从土壤甚至陶器中提取出生物体分子。于是我们可以想象科学家们把陶器研磨成粉,放到充满氢氟酸的烧杯中去。这幅画面足令陶瓷爱好者昏厥。过去25年,分子生物学的进展和应用使考古学发生了根本性变化。今天我们知道,过去被我们视为废物的动植物遗骸、残留物和土壤中蕴涵着大量有关物种鉴定、亲缘关系、进化以及疾病的信息。一个和已往不同的历史正在被书写。马丁·琼斯正是被科学武装起来的编史者中的重要一员。90年代初他帮助筹建了英国古代分子研究中心,并出任主席,该中心由英国环境研究基金会支持。作为英国剑桥大学的乔治·皮特瑞弗(GeorgePitt-River)教授,马丁·琼斯一直致力于农业起源研究,尤其是动植物的驯化。有关炭化种子DNA的研究为他赢得了广泛的声誉。换句话说,他是个“把手搭在这个领域脉搏上的人”。这是第一本全景式地介绍上世纪末生物考古学革命的专著,包括技术进化的简史,以及所有重大的发现。《分子狩猎》没有像这个领域很多书那样,因为科学的突飞猛进而褪色。因此《卫报》称这是考古学生应该人手一册的书,同时它也适合对考古学或进化论感兴趣的一般公众。笔者见到《分子狩猎》的作者是在他位于剑桥大学达尔文学院的办公室里,这座坐落在剑河边上的学院是由达尔文故居改建而成。在如此合适的地点与马丁·琼斯谈起生物考古学的历史真是绝妙的经历。谈话中琼斯提及写作此书的直接动因,乃是1998年在剑桥一家希腊餐馆与格兰·巴克(GraemeBarker)的谈话。当年他刚刚筹建英国古代分子研究中心不久,巴克尚在英国莱斯特大学任职,他与琼斯的领域相似,也从事科技考古研究,同时对古代动植物驯化感兴趣。2004年10月巴克从退休的科林·伦福儒(ColinRenfrew)爵士手里接过剑桥大学Disney教授一职,同时领麦克唐纳(MacDonald)研究所所长。他和琼斯是剑桥大学考古系目前惟一在聘的两名教授,英国考古机构对科技考古尤其是生物考古的重视由此可见一斑。事实上在西方,当代考古学是个被各种现代技术武装到牙齿的家伙,这种学科间的渗透深入肌理,已经体现在考古学基本理论和研究机构的编制中。生物考古学无疑是这个家庭中的新宠。自上世纪80年代起,生物考古学在西方发展已越四分之一个世纪,其中种种成功和失败既令我们兴奋又引人深思。如同当年地质学理论被引进考古研究的情形一样,分子生物学的介入给了我们一个全新的角度审视自己的历史。今天以DNA研究为先锋的生物考古学在美、英、德、日等西方国家已日趋成熟。分子生物学的理论和技术随时被考古学家利用,同时古代DNA和遗传学研究也是今天分子生物学的重要方向。二者相得益彰地联姻在短短二十几年的时间取得的成就已经叫人瞠目结舌。我们似乎可以期待这个领域能有更加重要的进展,或许一个动摇当前考古学理论根基的革命正在酝酿。同样的领域在中国尚处在草创阶段。1996年成立的吉林大学边疆考古研究中心积极从事中国古代DNA的提取、扩增和鉴定等项研究,他们的工作推动了我国生物考古学的发展。同时国内其他科研机构,诸如中国社会科学院考古研究所、北京大学、中国科学技术大学、中国科学院遗传研究所等,分别以各种方式开展生物考古研究。由于发展时间短,中国生物考古学目前尚面临诸多困境:一是工作相对