分子考古學(xué)家的科研日常

古DNA分子作為遺傳信息的載體，是開展分子考古學(xué)研究的重要介質(zhì)。分子考古學(xué)家能根據(jù)遺骸的古DNA分子，找到其所屬族群，將遺骸“對(duì)號(hào)入座”。例如，山羊和綿羊的遺骸，其骨骼外形相似，用肉眼無法區(qū)分。分子考古學(xué)家通過提取遺骸中的古DNA分子，并與生物基因庫中的山羊、綿羊族進(jìn)行比對(duì)，就能判斷出遺骸的真實(shí)身份。

揭秘遺骸身份的古DNA分子提取實(shí)驗(yàn)

傳統(tǒng)的考古發(fā)掘工作大都在鄉(xiāng)間田野進(jìn)行，因此又被稱為“田野考古”。而分子考古學(xué)家開展的古DNA分子提取實(shí)驗(yàn)需要在室內(nèi)進(jìn)行，并且要嚴(yán)格控污，對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)境要求極高。

進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室之前，實(shí)驗(yàn)員會(huì)從遺址運(yùn)輸來的骨骼材料中選取保存良好的部分，切割出2×2厘米左右大小的樣品，進(jìn)行編號(hào)、記錄，以備提取實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)員進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后，需按照實(shí)驗(yàn)室工作規(guī)程穿戴工作服、佩戴口罩、使用專用橡膠手套，以避免人體DNA分子混入樣品。

同時(shí)，為避免實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)生交叉污染，總實(shí)驗(yàn)會(huì)分為5階段小實(shí)驗(yàn)，在不同的實(shí)驗(yàn)室依次進(jìn)行。

樣品準(zhǔn)備——前處理實(shí)驗(yàn)

如果說采樣、編號(hào)是為了評(píng)估、篩選優(yōu)質(zhì)樣品，前處理實(shí)驗(yàn)則是對(duì)所選樣品進(jìn)行清洗和研磨處理。

在實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)員會(huì)將樣品用酸泡、清洗，之后用液氮研磨機(jī)將其研磨成骨粉，盛裝進(jìn)干凈的離心管，放入冰箱冷凍封存，從而保證古DNA分子的完整性，防止其降解和被污染。

提取古DNA分子——離心、提取實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)員在裝入骨粉的離心管中，加入可將古DNA分子從骨骼細(xì)胞中分離出來的裂解液（通常包含鹽離子、離液劑、還原劑和蛋白酶抑制劑等成分），從而破壞骨粉細(xì)胞表面的脂質(zhì)結(jié)構(gòu)，使古DNA分子被釋放、進(jìn)而懸浮在溶液中。

為更高效地提取古DNA分子，過夜后的離心管會(huì)被放入離心機(jī)離心，離心后的骨粉漸漸沉淀于管底。實(shí)驗(yàn)員為有效回收古DNA分子片段，會(huì)將含有古DNA分子的上層清液提取至新試管中。

修復(fù)古DNA分子——PCR擴(kuò)增

與現(xiàn)代DNA分子不同，受埋藏環(huán)境的影響，古DNA分子會(huì)出現(xiàn)不同程度的降解，即雙螺旋結(jié)構(gòu)遭到破壞。

因此，提取出的古DNA分子需加入特定劑量的引物、酶和混合劑，混勻后放入PCR儀中進(jìn)行擴(kuò)增，修復(fù)它的雙螺旋結(jié)構(gòu)。

純化古DNA分子

電泳是一種利用帶電粒子在電場中移動(dòng)速度不同而達(dá)到分離的技術(shù)。在純化階段，實(shí)驗(yàn)員會(huì)借助電泳實(shí)驗(yàn)結(jié)果，判斷古DNA分子是否提取成功。

解開考古謎題——測序

提取成功后，會(huì)對(duì)樣品進(jìn)行專業(yè)的堿基序列檢測。

在這樣一系列的實(shí)驗(yàn)操作后，就可以獲得一條完整的古DNA分子信息了。實(shí)驗(yàn)員對(duì)檢測結(jié)果進(jìn)行分析，就能回答部分考古學(xué)問題，如可通過檢測結(jié)果判斷該生物的所屬族群。

考古界的微觀“偵探”

考古學(xué)的目標(biāo)是盡可能地復(fù)原古人類的社會(huì)生活環(huán)境，而考古遺址中的遺跡、遺物都是古人類生活更迭的記錄者，因此，遺跡、遺物研究是探尋當(dāng)時(shí)人類生活環(huán)境、社會(huì)發(fā)展?fàn)顩r不可或缺的線索。

古DNA分子研究以骨骼遺存為依托，在解決人類起源和遷徙、動(dòng)植物的家養(yǎng)與馴化過程等重大考古學(xué)問題上扮演著重要角色，讓我們從遺傳信息中看到種族基因的歸屬與演變。

但是，古DNA分子具有含量極低、高度降解和廣泛損傷的特點(diǎn)，它是否能被提取，以及提取出的結(jié)果，都嚴(yán)重依賴樣品的保存情況。實(shí)驗(yàn)過程中，古DNA分子的提取過程易被污染，且人類或動(dòng)物的起源與擴(kuò)散問題也十分復(fù)雜，這些都為古DNA分子的研究帶來很大的難度。

不過，隨著科技水平不斷提升、設(shè)備更新、實(shí)驗(yàn)環(huán)境升級(jí)以及歷代分子考古學(xué)家的不斷努力，古DNA分子研究技術(shù)已顯著提高，為解決更多考古學(xué)中的困難提供了堅(jiān)實(shí)支持。

雖然遺骸不會(huì)說話，但攜帶遺傳物質(zhì)的古DNA分子記錄著它們的故事。在科技與學(xué)術(shù)發(fā)展齊頭并進(jìn)的當(dāng)下，只要遺骸尚在，分子考古學(xué)家就能夠找到它們的古DNA分子信息，幫助更多遺骸再見天日、重歸故里。

（責(zé)任編輯 / 王佳璇 美術(shù)編輯 / 徐博宇）