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西北大学文化遗产学院“博望论坛”第108期 《人与动物健康的生物考古新研究》 2019年11月22日下午四点，西北大学文化遗产学院“博望论坛”第108期有幸邀请到国际知名学者英国利物浦大学考古学、古典学与埃及学系主任——凯斯·道伯涅（Keith Dobney）教授为大家带来一场关于人与动物疾病与健康研究的学术讲座。讲座由学院教师马志坤老师主持、复旦大学动物考古方向董宁宁老师现场翻译。 ▲凯斯·道伯涅（Keith Dobney）教授&董宁宁老师 依托新的科技手段，本次讲座Dobney教授围绕人类与动物食谱结构、疾病、健康等方面，为我们介绍了两大版块的内容，一是从现代人类牙结石中提取和分析得到口腔微生物菌群出发，研究考古学遗址出土人与动物的食谱和疾病，进而启迪现代社会；二是利用DNA分析方法观察非洲地区非本土动物的关键基因进化过程以及研究人畜共患病病菌，梳理此类关键基因是如何帮助动物适应环境变迁、抵抗疾病侵扰。种种迹象表明：从古至今，农业的发展、文明的诞生，为人类带来诸多益处的同时，伴随而来的健康问题却深刻影响着的人类社会。 不论在考古学领域，还是现代社会，人与动物的食谱和健康可以说都是息息相关的。然而为了解决一些现代疾病的问题，我们必须明白，疾病、食谱、健康的进化是一个漫长的历史过程，认识其发展史对考古研究也有着重要的意义。 首先，Dobney教授介绍了牙结石的相关研究。人和动物的口腔内会有一定的食物残留和细菌，钙化后形成牙结石（Dental Calculus）附着在牙齿表面。对牙结石分析能为我们提供有关食谱和健康的信息。早在1980年，他们一度尝试从古代人类的牙齿上提取牙结石并进行分解，并通过显微镜观察。结果发现，微小的牙结石中存在着成千上万的动物和植物的有机质碎片，有花粉、动物毛发以及一些小麦或大麦的植硅体。但以当时的技术而言，许多物质是难以辨别的，丰富的数据和材料无法发挥最大的价值。随后，在不断尝试更高倍扫描电子显微镜分析后，发现了两、三千年前的病菌（某种圆柱状物质），对比认为与现代人类口腔内的病菌形态并没有太大差别。直到近些年，古DNA分析技术出现，革命性地颠覆了考古学能够回答的问题范畴，包括动植物驯化、古代人群迁徙、健康、饮食和疾病等等。Dobney教授以这一研究历程为例，鼓励我们秉承初衷，奋斗不息。或许三十年后，全新的科技手段就能解决当初的问题。 其次，他谈到了微生物，这是一种细菌，存在于人体及周围土壤等一切环境之中。其中，人体是一个巨大的温床，大概常驻了至少1000种微生物，可以繁殖出大约100万亿个体细胞，其数量约为人体自身总细胞的10倍。通常，微生物菌群被认为是存在人体内活的生态系统，与人类共同演化。我们体内的微生物组与身体各种机能都有着密切的联系，比如食物消化、药物新陈代谢、免疫系统进化、抑郁与焦虑、物种形成与杂种致死现象、局部与全身器官健康、传染疾病发生率、癌症等等。尤其是生活在肠胃中的细菌，与人类的食谱、健康有非常重要的关系。 目前，已有学者选择人类近亲祖先黑猩猩与现代人类的唾液样本为样本，着手研究原始人类口腔微生物菌群的演化过程。继而，他认为，既然能够用现代人的样本做对比，是否也能从古代人类的微生物菌群中提取DNA做这种相似性的分析工作。在与一些现代牙医探讨后，答案令人失望，他们决定通过考古研究去验证有关生物菌群的演化。 他们遴选了西班牙、比利时、意大利的尼安德特人，欧洲和非洲的农业起源前后的古代人类和历史时期人类，以及澳大利亚的现代人类等多种样本，在澳大利亚的基因研究实验室进行分析。来自比利时的某处尼安德特人遗址提取到牙结石内含的DNA，带来了惊人的发现。牙结石蕴含了多种类型的动植物，充分说明其食物来源，还有不同菌类的发现，证据表明其可以用作某种自然抗生素。有趣的是，这些植物的种子遗存从未在考古现场发现过。 之后，一份牙结石的统计实验数据向我们展示出，从早期狩猎采集社会到现代社会，口腔内微生物菌群的组成各不相同：早期狩猎采集的尼安德特人、黑猩猩以及南非发现的一些不确定生业模式的史前人类，三者的微生物菌群非常相似。而欧洲的新石器时代农业人群，食物结构主要是小麦或是一些碳水化合物。此外，西方工业革命时期的一些近代人样本出现较多不同，这与许多现代疾病有很大关系，而我们现在的口腔环境和他们更相近。例如摄入大量碳水化合物、糖类食物，导致了现代人口腔菌群的改变。在过去一万年间，我们的口腔菌群发生了极大的改变。当下，我们生活在疾病丛生的现代社会，像是糖尿病、肥胖症、各种过敏症等，事实上都与农业的产生有着直接关系。前不久，《Nature》杂志的一篇论文-《从牙结石中的古DNA推测尼安德特人的行为、食谱与疾病》，虽然主要关注的对象是尼安德特人，但是教授认为，这一万年间口腔菌群的改变是更为重要且有趣的。可以说，农业的产生，大大影响了我们摄入的食物种类，从而很大程度改变了人类口腔内微生物菌群的情况。 另外，出于希望对某一地方人群食谱与健康问题探究的目的，对英国一处古代遗址当中的部分牙结石样本（铁器时代-中世纪晚期）分析，出现了两种截然不同的分组情况，分别由不同的菌群构成，他们也不甚明确具体原因。之后，为了观察不同菌群所处理的功能，划分出两组样本，分别为肉类、乳制品、糖类的饮食结构人群，与以植物类、高纤维食物为主的人群，结合考古学证据，他们认为，前者具有较高社会地位，而后者恰恰相反。 为了了解工业革命对人类口腔菌群的影响，选取了19世纪瑞士、德国、英国及澳大利亚的牙结石样本，他们发现，尽管澳大利亚人的菌群与瑞士、德国人的完全不同，但与英国人的菌群呈现出明显的相似性。他们是曾经在澳大利亚的英国殖民者，所以，这些人口腔内的微生物菌群信号，在某种程度上仍然与自己的故土保持着一致性。我们摄入的食物，往往象征了我们的身份，微生物菌群或可能作为一种文化特质的表征。因此，一个人究竟是谁，或者曾经在哪里生活过，与菌群也存在直接的联系。 但是，关于牙结石的研究仍在起步阶段，还有更多方面需要探索，许多问题亟待解决。比如说以西方的欧洲人群为研究对象，他们的饮食结构主要包括小麦、大麦、绵羊、山羊等。假如把视野放到中国，由于不同人群有丰富多样的食物来源，如粟、黍、猪肉、牛肉、羊肉、鸡肉，个中差异与联系都存在很大的探究余地。 微生物菌群的研究，不仅仅是有关考古学领域的问题，更是与理解现今社会群体的食谱问题、疾病问题息息相关。因为，病菌的进化史与人类的进化史基本是同步的。所有人正在遭受着伴随农业起源而产生的疾病的折磨，那么，农业的发展究竟是好事，还是坏事？且过去的一百年间，全球化和工业化进程也大大改变了微生物菌群的组成，特别是人群健康趋势明显伴随着罹患肥胖症、糖尿病和代谢综合症几率的增加。那么，原因是否可能为狩猎采集人群在过去十万年间所形成的饮食和生活方式，与现代人群的无法匹配？是否健康问题的出现是因为人类还未适应现代食物和生活方式？即，在工业化程度高的现代世界当中，我们仍然是旧石器时代的狩猎采集人群吗？ 如今，整个世界范围内的人们被“文明疾病”深刻影响着，作为考古学家，我们具备非常有力的证据去帮助人们理解，为什么我们会遭受这些疾病侵扰。因此，考古学和人类学的关键作用正在于此，不仅旨在回答考古领域的问题，更是为现代世界中，与人群生存紧密相关的问题提供了一份答卷。 第二个版块，Dobney教授给大家分享了一个正在非洲东北部开展的项目。参与到这一项目的研究人员，包括兽医学、社会学、数学统计等领域的学者，他们想要知道现在人与动物健康之间的关系是怎样的，以及牲畜的疾病。其团队主要想了解的是人、动物、健康三者之间，在过去有怎样的关系。 已有丰富岩画等考古学记录显示了当地人与动物之间的互动行为。由于现在该地区的牛群、羊群等家畜是早期引进而来的，但当代科学家曾尝试从欧洲本土将这些动物的新品种引入该地区，以提高产肉量与产乳量，不幸的是，动物们无法适应当地的生存环境，很快就因为疾病传播、气候干旱以及一些其他因素而死亡。而一种瘤牛与黄牛的杂交牛，在大约距今34000年前的岩画上发现，且如今仍然存在。因此，不仅是想研究它们的传播过程与路线，更希望分析该物种对于当地环境变化、疾病蔓延的适应，甚至于对疾病的免疫过程。 Dobney教授提到该研究的两个基本目标，第一，鉴别和追溯这种牛体内关键基因的进化，将其与本土环境适应能力、疾病抵御能力、生产率特征等方面联系起来。第二，在考古学遗存中，提取古病原体。以埃塞俄比亚的一些不同时代动物样本为例，分析早期样本与晚期样本不同的优劣处。以较准确的晚期样本为基础向早追溯。 此外，在埃塞俄比亚，发现大量的手抄本分布于全国各地，中世纪抑或更早至千年前就已经存在，其特别之处在于，书页是由牛皮、羊皮所制。这些书的制作过程并未使用很多化学物质处理，现在观察到的制作方法，与五百年甚至一千年前一样的。所以，在这些牛皮或羊皮所蕴藏的古DNA信息可能完好的保存下来。之后的实验将会提取其中的DNA序列。 通过上述案例我们可以看到方法与材料囊括了无限可能。那么，除了非洲地区，是否也能将这种研究模式应用到中国、欧洲或其他地区？这种全新的古DNA技术手段，拓展了考古学领域的范畴，也帮助我们回答更多关于人类过的问题，并且着眼于缓解当下一些社会问题。 讲座最后，Dobney教授与在现场师生就牙结石保存机制以及龋齿等问题进行探讨。马志坤老师为我们做了总结概括，牙结石为我们研究古代社会提供了全新的视角和丰富的材料。 ========= 原载于 《文物春秋》 2016年第C1期 本文仅供交流 如有不当请告知删除或修改 |
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