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

Collins的實驗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，同時他總有辦法聚集各個領(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，我只是中間那個無知的人。”

Collins的科學(xué)生涯的開端源自于在少年時代觀看電影《大白鯊》的經(jīng)歷，這使他對海洋生物學(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。因為大多數(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)譜法研究動物考古學(xué)）的技術(shù)，可用于分析骨膠原蛋白，并迅速識別出它來自哪種動物。2018年，科學(xué)家利用這項技術(shù)鑒定了在一個西伯利亞洞穴中發(fā)現(xiàn)的人類骨頭碎片。經(jīng)過進一步的DNA分析發(fā)現(xiàn)，這是一個具有一半尼安德特人血統(tǒng)的女孩的骸骨。

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

面對約克大主教的檔案，Collins頓悟了：當(dāng)其他人認為自己被寫在羊皮紙上的書和手稿包圍著時，Collins意識到自己被切成長方形的、整齊擺放在書架上的數(shù)百萬張獸皮包圍著。這些獸皮中的DNA所蘊含的可能性讓他頭暈?zāi)垦！?/span>

○ 羊皮紙。| University of York

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

沒過多久，這個團隊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，卻至少是可以容忍的。但書籍保護者可不會讓這些身穿白大褂的人進來剪切他們的書籍。

與Collins一起工作的是博士后研究員Sarah Fiddyment，她既沒有放棄，也沒有激烈地抗爭，她只是如影隨形地跟著這些書籍保護者。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。這個折中方案讓所有人都很滿意。

○ Sarah Fiddyment、Matthew Collins與書籍保護者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細膩的羊皮紙，實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，全是因為羊皮紙制造者的精湛技藝。

他們將羊皮紙中的牛的基因組與現(xiàn)代牛的基因組進行比較，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，因為人們通常會讓母牛犢長大，以便生養(yǎng)更多的小牛。研究小組中的一位動物學(xué)家認為，這些可能是在一場牛瘟疫的爆發(fā)時死亡的小牛。

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

Collins不是第一個想到從羊皮紙中提取DNA的人，但他是第一個大規(guī)模進行研究的人。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，但他在為這個項目爭取更多資金上遇到了困難：美國國家科學(xué)基金會告訴他，他們不研究牲畜；于是他來到美國農(nóng)業(yè)部，這里的人又告訴他，中世紀書籍屬于國家人文基金會的管轄范圍；當(dāng)他和人文學(xué)科的管理者交談時，他們反問道：遺傳學(xué)研究？他們該拿的錢都已經(jīng)拿了。跨學(xué)科領(lǐng)域的研究困難重重。

Collins從鼓勵跨學(xué)科研究的歐洲研究委員會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不同場景下的經(jīng)濟聯(lián)系是怎樣的。

最近，Collins還獲得了嘉士伯基金會的資助，用于研究蜂蠟。這個想法最初源自于一個檔案管理員給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節(jié)：誰處理過這些蜂蠟，蜂蠟來自世界上哪個地方，那個地方每年生長著什么花……

就像研究羊皮紙時一樣，Collins開始搜尋歷史學(xué)和蜂蠟生產(chǎn)領(lǐng)域的專家。他找到了倫敦國王學(xué)院的中世紀歷史學(xué)家Alexandra Sapoznik。Sapoznik喜出望外——世界上竟然有另一個人也對蜂蠟感興趣！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認識所有人。”Gilbert研究的是歐洲野牛的號角一類人工制品，自從Collins進入哥本哈根大學(xué)之后，他們一起致力于另一個項目，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.theatlantic.com/science/archive/2019/02/dna-books-artifacts/582814/. 

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文章來源：原理

IEEE Spectrum

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