人類遺骸與生物考古

文 圖 / 陳 靚

“生物考古”是20世紀(jì)下半葉開始興起的跨學(xué)科研究領(lǐng)域，其中考古發(fā)現(xiàn)的人類遺骸成為生物考古的重要資料。通過對(duì)人類遺骸的研究，我們可以了解人類進(jìn)化發(fā)展的歷程、古代人群的營養(yǎng)狀況。具體來說，可以了解他們?cè)跊]有現(xiàn)代醫(yī)療設(shè)施干預(yù)下如何對(duì)待疾病以及他們與生存環(huán)境之間的互動(dòng)等多方面的信息。可以說人類遺骸在考古學(xué)研究中發(fā)揮著無比重要的作用。

性別和年齡

考古學(xué)家在遺址中一旦發(fā)現(xiàn)人骨，首先要做的就是對(duì)個(gè)體的性別和年齡進(jìn)行初步判斷。個(gè)體的性別和年齡常常與其所從事的社會(huì)活動(dòng)及生存環(huán)境密切相關(guān)，這類個(gè)人身份信息可以幫助考古學(xué)家認(rèn)定某些隨葬品所代表的社會(huì)意義。甘肅臨潭磨溝墓地出土的滑石項(xiàng)飾都纏繞在女性或者未成年人脖頸處，男性頸項(xiàng)處則不見；石刀、石斧、石錛等生產(chǎn)工具以及代表權(quán)力的石權(quán)杖只隨葬于男性墓葬中，表明磨溝墓地社會(huì)分工和男女所處的社會(huì)地位存在差異。性別和年齡的識(shí)別還有助于確定埋葬者的身份。轟動(dòng)一時(shí)的曹操墓中采集到的頭骨殘片經(jīng)鑒定為60歲左右的男性，為確定曹操高陵的真實(shí)性增加了重要的砝碼。

圖① 印加骨

圖② 額中縫

圖③ 二分舌下孔

頭骨——非測量特征

顱骨非測量形態(tài)特征研究指對(duì)那些難于用測量值來表示，僅可依據(jù)一定的形態(tài)觀察標(biāo)準(zhǔn),用形容詞描述的方法來加以區(qū)別的性狀研究。非測量性狀又稱觀察項(xiàng)目，非測量特征受到遺傳基因的控制，在不同人群的出現(xiàn)情況具有較好的穩(wěn)定性，具體包括額中縫、印加骨、星點(diǎn)骨、眶上孔、二分舌下孔、舌骨溝骨橋等。利用它們可以進(jìn)行人群親疏關(guān)系的鑒定，日本學(xué)者曾利用頭骨非測量特征研究日本人群的歷史、東北亞人群的親緣關(guān)系，并且從頭骨非測量特征得出阿依努人和琉球人有共同起源的推論。我國學(xué)者的研究表明，山東半島戰(zhàn)國到漢代的居民與日本彌生人具有共同的起源。

關(guān)注有異常現(xiàn)象的骨骼

考古發(fā)現(xiàn)的人體骨骼，往往存在一些異常現(xiàn)象，可分結(jié)構(gòu)性異常和埋藏性異常兩大類。所謂結(jié)構(gòu)性骨骼異常就是指因病變、創(chuàng)傷以及功能或特殊習(xí)慣等原因?qū)е碌墓趋佬螒B(tài)變異。埋藏性骨骼異常是指埋藏過程中造成的各種骨骼位移現(xiàn)象。無論什么原因?qū)е碌墓趋喇惓，F(xiàn)象，都與古代人群生前的生活環(huán)境、生活方式，乃至社會(huì)分工、風(fēng)俗習(xí)慣等直接相關(guān)。觀察分析考古遺址出土人骨的異常現(xiàn)象，有助于獲得以上方面的信息，為相關(guān)考古學(xué)問題的研究奠定基礎(chǔ)。例如齲齒的顯著增加與農(nóng)業(yè)出現(xiàn)后人類大量食用富含糖分和淀粉的食物密切相關(guān)，人類從最初的狩獵采集轉(zhuǎn)變?yōu)槎ň拥霓r(nóng)業(yè)生產(chǎn)，齲齒的發(fā)病率出現(xiàn)了一個(gè)明顯的峰值。創(chuàng)傷異常主要反映出與戰(zhàn)爭、宗教祭祀等活動(dòng)有關(guān)。

比較常見的病變特征大體有一般性骨骼感染、骨腫瘤、關(guān)節(jié)疾病、上下頜骨及牙齒疾病、骨骼畸形，以及內(nèi)分泌紊亂、飲食習(xí)慣、血液疾病等造成的骨骼改變，甚至還有先天發(fā)育障礙和原因不明的骨性融合等。通過對(duì)遺骸上病變特征的觀察和分析，能夠獲得有關(guān)古代人類生活方式、健康狀況和人地關(guān)系方面的重要信息。例如食物種類對(duì)健康狀況的影響，以肉食和乳制品為主的人群和以植物性食物為主的人群的疾病種類差別；采集和狩獵經(jīng)濟(jì)對(duì)環(huán)境資源的過度依賴，容易受到季節(jié)性食物匱乏的影響，從而出現(xiàn)人口控制方式和遷徙等所帶來的健康問題等。

陜西關(guān)中地區(qū)西周至戰(zhàn)國時(shí)期墓地出土的人骨，如韓城梁帶村、西安少陵塬、鳳翔孫家南頭等齲齒發(fā)病率都維持在較高的百分比范圍：而新疆巴里坤石人子溝遺址居民的齲齒發(fā)病率只有1.1%。這說明不同的生存環(huán)境，不同的生計(jì)方式導(dǎo)致時(shí)代大致相同的古代人群某些疾病的發(fā)病率差別明顯。

創(chuàng)傷異常主要包括骨質(zhì)壓痕、骨質(zhì)擦傷、骨折、骨質(zhì)砍創(chuàng)、骨質(zhì)切創(chuàng)、骨質(zhì)劃傷、鉆孔術(shù)創(chuàng)痕以及關(guān)節(jié)脫位等。西安少陵塬西周墓地M321出土的頭骨上，額部出現(xiàn)大面積塌陷性骨折，應(yīng)是鈍器敲擊顱骨所致，造成骨板骨折并伴有凹陷性骨裂。青海西寧陶家寨漢晉墓地M63人骨的第11、12胸椎和第1、2腰椎，椎體前后方向發(fā)生楔形變形，高空墜落或骨質(zhì)疏松都會(huì)導(dǎo)致此類壓縮性骨折。遼寧北票喇嘛洞三燕文化Ⅱ區(qū)M114的下頜骨和Ⅱ區(qū)M335的頭骨都有創(chuàng)傷痕跡。前者受創(chuàng)部位從下頜體底部延伸至下頜頦孔下方，愈合的傷口表明并未致命，但痕跡顯示為銳器迎面而傷，且施力者慣用右手。后者的受創(chuàng)部位在右側(cè)頂骨處，顯系致命傷刀傷。喇嘛洞墓地居民骨骼創(chuàng)傷例數(shù)較多，占總觀察人數(shù)的5.18%，多為致命傷，可能與戰(zhàn)爭的頻繁發(fā)生有關(guān)。新疆巴里坤石人子溝M13人骨右側(cè)脛骨下1/3處，有一處外傷深及骨壁，為利刃所刺。脛骨一部分骨質(zhì)被分開，但脛骨未斷，創(chuàng)口在愈合過程中形成較大的骨痂，骨痂包裹住部分腓骨，使得脛骨、腓骨融合成一體。受力方向來自對(duì)面右手握兵器的傷害者的奮力一刺。有人研究創(chuàng)口位置在下肢的下端，顯示傷害實(shí)施者與受害者在傷害發(fā)生的時(shí)候存在一定的高度差，即受害者的位置高于傷害者，創(chuàng)口遂出現(xiàn)在下肢的下端 。由此推測M13墓主人屬于“騎馬一族”。

頭骨穿孔屬于特殊創(chuàng)傷異常現(xiàn)象，創(chuàng)口的邊緣多有愈合跡象，應(yīng)是生前外科手術(shù)即開顱所致。頭骨穿孔遍及歐洲、美洲、非洲和亞洲等地。常見的頭骨穿孔方法主要有刮剝法、挖槽法和鋸切法，我國以刮剝法最常見。頭骨穿孔部位不盡相同，歐洲以頂骨穿孔最為常見，新疆和靜縣察吾乎溝口M4的枕骨穿孔比例相當(dāng)高，似有一定的地域特征。開顱術(shù)的實(shí)例在青海民和陽山新石器時(shí)代、青海大通上孫家寨青銅和鐵器時(shí)代，河南安陽殷墟青銅時(shí)代、黑龍江泰來平洋早期鐵器時(shí)代等遺址中都有發(fā)現(xiàn)。

功能性骨骼異常是由某種習(xí)慣性動(dòng)作或姿態(tài)所導(dǎo)致，有別于病變和創(chuàng)傷異常。這類骨骼異常通常與古人長期的行為特點(diǎn)有關(guān)，如生存方式、社會(huì)分工、社會(huì)等級(jí)及處置戰(zhàn)俘的方式等。新疆于田縣青銅時(shí)代流水墓地M26中的2號(hào)人骨的右側(cè)股骨頸處可以觀察到一種被稱為“騎馬人小平面”的結(jié)構(gòu)，就是長期騎馬導(dǎo)致大腿的髖關(guān)節(jié)部位極度向前扭轉(zhuǎn)而生成的。內(nèi)蒙古赤峰興隆洼新石器時(shí)代遺址中，多數(shù)個(gè)體的脛骨下端存在明顯的“蹲踞窩”，應(yīng)該是日常生產(chǎn)或生活中長期或經(jīng)常性地采用蹲踞姿勢所致。

食譜分析

食譜分析是考古學(xué)與自然科學(xué)結(jié)合的一個(gè)重要交叉領(lǐng)域，骨組織的化學(xué)組成可以反映某些食物中的化學(xué)組成。假設(shè)人們的食物結(jié)構(gòu)及其來源不同，骨組織中的某些穩(wěn)定同位素和微量元素的組成就會(huì)產(chǎn)生較大差異。通過分析人骨組織中的某些穩(wěn)定同位素和微量元素，不僅可以揭示古代人類的食物結(jié)構(gòu)，而且能夠直接反映當(dāng)時(shí)人們的生產(chǎn)生活方式乃至社會(huì)經(jīng)濟(jì)形態(tài)等。恢復(fù)古代人類食物結(jié)構(gòu)的方法主要有兩種，一是人骨所殘留的骨膠原蛋白質(zhì)中的碳、氮穩(wěn)定同位素分析方法，簡稱同位素食性分析；二是骨骼無機(jī)物中所含微量元素含量的分析方法，簡稱微量元素食性分析。

人類的主要食物來源包括植物性和動(dòng)物性兩大類。不同的植物類型因光合作用固定二氧化碳的方式不同，形成的δ13C（穩(wěn)定同位素碳十三）值則存在差異。如稻、麥屬于C3植物，玉米、粟和稷屬于C4植物，它們之間的δ13C值相差可達(dá)10~15‰；水生和陸生植物之間相差則可達(dá)7~10‰。人類在攝取這些植物過程中，該差異將會(huì)始終存在于人類骨骼的骨膠原和羥磷灰石中。人類死亡、埋葬以后，除了極端干燥或冰凍環(huán)境，肉質(zhì)部分很快就損失殆盡，但骨膠原和羥磷灰石一般能夠得以長期保存。因此，通過對(duì)人骨膠原和羥磷灰石δ13C值的分析，可以辨析所攝取的植物性食物來源。而人骨骨膠原中的δ15N（穩(wěn)定同位素氮十五）值，則可以判別先民所處營養(yǎng)級(jí)，了解其食譜是以肉食為主還是素食為生。氮元素在轉(zhuǎn)化過程中，會(huì)在不同的動(dòng)植物體內(nèi)發(fā)生分餾，產(chǎn)生不同的δ15N。僅有一些植物，主要是豆科植物，能夠利用并固定大氣中的氮，其δ15N值約等于0‰，所以豆科植物及依靠這些植物為食的動(dòng)物就具有最低的δ15N值。而其他植物以及所有動(dòng)物則必須吸收轉(zhuǎn)變成化合物形式的氮，所以陸生環(huán)境中的非豆科植物以及以它們?yōu)槭车膭?dòng)物，便具有稍高的δ15N值。而對(duì)于以藻類為食的水生動(dòng)物，包括各種魚類等，其δ15N值較高，平均值大約為5.9±2.2‰；海生動(dòng)物則具有最高的δ15N值，平均值大約為 14.8±2.5‰。

此外，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)：一些微量元素主要存在于植物中，而另一些微量元素則在動(dòng)物體內(nèi)聚集較多。如鍶、錳、鎂、鎳等元素一般大量存在于植物組織中，而鋅、銅、鋁、硒等元素則主要和動(dòng)物蛋白質(zhì)密切聯(lián)系在一起。某些以特定食物為生的動(dòng)物，在其骨骼中往往可以發(fā)現(xiàn)和食物相似的微量元素含量。以不同微量元素為基礎(chǔ)，即可估算出古人食譜是以肉類食物還是以植物類食物為主。

新疆巴里坤石人子溝遺址人群δ13C值分布在-17.74‰～-18.96‰，δ15N值分布在12.31‰～14.33‰，通過分析人骨中的C、N穩(wěn)定同位素可見，巴里坤先民的食物結(jié)構(gòu)是肉類食物為主，植物性食物為輔，植物性食物主要是C3植物。

韓城梁帶村M300和M33墓葬等級(jí)高于周圍平民墓，特別是M33為一座甲字形帶斜坡墓道的大型墓，這兩座墓的墓主人都是31～34歲的壯年女性。M300隨葬青銅器為一鼎二簋，屬于士大夫級(jí)。M33隨葬青銅器包括4件銅翣、13件銅鈴、49個(gè)銅魚，骨器有23個(gè)骨貝，石器有104個(gè)石貝，蚌器有18個(gè)蚌泡，玉器有12件，由此推測墓主人應(yīng)該是芮國貴族。這兩座墓主人的食性分析結(jié)果是M300的δ13C值為-8.28‰，δ15N值為11.29‰，M33的δ13C值為-8.37‰，δ15N值為10.74‰。這些數(shù)據(jù)表明，兩位女性墓主生前的食物以動(dòng)物性食物為主，植物性食物占有一定的比例，植物性食物是以C4類植物為主。

DNA分析

分子人類學(xué)是分子生物學(xué)與人類學(xué)交叉而形成的邊緣學(xué)科，產(chǎn)生于20世紀(jì)60年代。通過提取和分析人類 DNA中所蘊(yùn)藏的遺傳信息，進(jìn)而揭示人類的形成與演化過程，并探尋人類的祖先。目前，分子人類學(xué)主要應(yīng)用于人類起源與進(jìn)化、古代居民的遺傳學(xué)構(gòu)成與血緣關(guān)系、現(xiàn)代人種起源和個(gè)體間親緣關(guān)系等研究領(lǐng)域。

人類生命個(gè)體的基本單元是細(xì)胞。在億萬個(gè)細(xì)胞組織中，發(fā)揮遺傳作用的只是細(xì)胞核中的23對(duì)染色體，DNA就是染色體中的遺傳物質(zhì)。大多數(shù)DNA中含有兩條平行而螺旋纏繞的DNA鏈，這種雙螺旋結(jié)構(gòu)對(duì)遺傳物質(zhì)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性至關(guān)重要。研究表明，DNA是細(xì)胞中唯一能夠自我復(fù)制的遺傳物質(zhì)，發(fā)生變異的可能性極小。當(dāng)細(xì)胞分裂時(shí)，DNA能夠準(zhǔn)確地自我復(fù)制，親代細(xì)胞所含的遺傳信息就會(huì)完全傳送到子代細(xì)胞中。根據(jù)遺傳基因的這一基本特性，便可從古代人類遺骸中提取DNA片斷，進(jìn)而復(fù)制、測序，進(jìn)而分析樣本之間的親緣關(guān)系。

之前的研究表明夏家店上層文化人群與井溝子墓地人群在顱面部形態(tài)特征上差異明顯，學(xué)者普遍認(rèn)為這兩組人群親緣關(guān)系較為疏遠(yuǎn)。為此，吉林大學(xué)邊疆考古研究中心有針對(duì)性地選擇了代表夏家店上層文化的水泉遺址、龍頭山遺址的牙齒進(jìn)行線粒體DNA的研究。從龍頭山3枚牙齒提取的DNA獲得了DNA高可變Ⅰ區(qū)364bp長度片段，經(jīng)過對(duì)比可歸入M10亞型、A亞型和A亞型。水泉遺址的5枚牙齒線粒體DNA屬于A4、D5、D4、M﹡、M8a型。這兩組人群在母系遺傳上非常接近，都與現(xiàn)代東亞人群具有較接近的遺傳關(guān)系。井溝子人群DNA檢測結(jié)果表明，他們的單倍型類群相對(duì)單一，只有C、D、G、M10,并且C、D、G的頻率極高，他們與龍頭山和水泉人群母系遺傳距離很遠(yuǎn)，與他們接近的只有屬于北亞類型的鮮卑人。

考古出土的人體遺骸是考古學(xué)的重要研究對(duì)象，能為考古學(xué)提供古代人類及古代社會(huì)的許多知識(shí)。對(duì)人類遺骸的研究是人類認(rèn)識(shí)自身最有效的方法，它通過多學(xué)科的交叉發(fā)展，正全方位、多角度為考古學(xué)研究提供有價(jià)值的信息，其研究領(lǐng)域必將越來越寬廣。