分子考古学家的科研日常
2024-11-30毕鹤洋
古DNA分子作为遗传信息的载体，是开展分子考古学研究的重要介质。分子考古学家能根据遗骸的古DNA分子，找到其所属族群，将遗骸“对号入座”。例如，山羊和绵羊的遗骸，其骨骼外形相似，用肉眼无法区分。分子考古学家通过提取遗骸中的古DNA分子，并与生物基因库中的山羊、绵羊族进行比对，就能判断出遗骸的真实身份。
揭秘遗骸身份的古DNA分子提取实验
传统的考古发掘工作大都在乡间田野进行，因此又被称为“田野考古”。而分子考古学家开展的古DNA分子提取实验需要在室内进行，并且要严格控污，对实验环境要求极高。
进入实验室之前，实验员会从遗址运输来的骨骼材料中选取保存良好的部分，切割出2×2厘米左右大小的样品，进行编号、记录，以备提取实验。
实验员进入实验室后，需按照实验室工作规程穿戴工作服、佩戴口罩、使用专用橡胶手套，以避免人体DNA分子混入样品。
同时，为避免实验过程中发生交叉污染，总实验会分为5阶段小实验，在不同的实验室依次进行。
样品准备——前处理实验
如果说采样、编号是为了评估、筛选优质样品，前处理实验则是对所选样品进行清洗和研磨处理。
在实验中，实验员会将样品用酸泡、清洗，之后用液氮研磨机将其研磨成骨粉，盛装进干净的离心管，放入冰箱冷冻封存，从而保证古DNA分子的完整性，防止其降解和被污染。
提取古DNA分子——离心、提取实验
实验员在装入骨粉的离心管中，加入可将古DNA分子从骨骼细胞中分离出来的裂解液（通常包含盐离子、离液剂、还原剂和蛋白酶抑制剂等成分），从而破坏骨粉细胞表面的脂质结构，使古DNA分子被释放、进而悬浮在溶液中。
为更高效地提取古DNA分子，过夜后的离心管会被放入离心机离心，离心后的骨粉渐渐沉淀于管底。实验员为有效回收古DNA分子片段，会将含有古DNA分子的上层清液提取至新试管中。
修复古DNA分子——PCR扩增
与现代DNA分子不同，受埋藏环境的影响，古DNA分子会出现不同程度的降解，即双螺旋结构遭到破坏。
因此，提取出的古DNA分子需加入特定剂量的引物、酶和混合剂，混匀后放入PCR仪中进行扩增，修复它的双螺旋结构。
纯化古DNA分子
电泳是一种利用带电粒子在电场中移动速度不同而达到分离的技术。在纯化阶段，实验员会借助电泳实验结果，判断古DNA分子是否提取成功。
解开考古谜题——测序
提取成功后，会对样品进行专业的碱基序列检测。
实验员将古DNA分子装入测序样品管
在这样一系列的实验操作后，就可以获得一条完整的古DNA分子信息了。实验员对检测结果进行分析，就能回答部分考古学问题，如可通过检测结果判断该生物的所属族群。
考古界的微观“侦探”
考古学的目标是尽可能地复原古人类的社会生活环境，而考古遗址中的遗迹、遗物都是古人类生活更迭的记录者，因此，遗迹、遗物研究是探寻当时人类生活环境、社会发展状况不可或缺的线索。
古DNA分子研究以骨骼遗存为依托，在解决人类起源和迁徙、动植物的家养与驯化过程等重大考古学问题上扮演着重要角色，让我们从遗传信息中看到种族基因的归属与演变。
但是，古DNA分子具有含量极低、高度降解和广泛损伤的特点，它是否能被提取，以及提取出的结果，都严重依赖样品的保存情况。实验过程中，古DNA分子的提取过程易被污染，且人类或动物的起源与扩散问题也十分复杂，这些都为古DNA分子的研究带来很大的难度。
不过，随着科技水平不断提升、设备更新、实验环境升级以及历代分子考古学家的不断努力，古DNA分子研究技术已显著提高，为解决更多考古学中的困难提供了坚实支持。
虽然遗骸不会说话，但携带遗传物质的古DNA分子记录着它们的故事。在科技与学术发展齐头并进的当下，只要遗骸尚在，分子考古学家就能够找到它们的古DNA分子信息，帮助更多遗骸再见天日、重归故里。
（责任编辑 / 王佳璇 美术编辑 / 徐博宇）
