骨头里的胶原蛋白也是一种“指纹”吗?--中国数字科技馆
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骨头里的胶原蛋白也是一种“指纹”吗?

骨头里的胶原蛋白也是一种“指纹”吗?(科学播报) 0:00/0:00
最新发布时间: 2019-09-12   浏览数:
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  人骨化石(图片来源:见参考文献)

  探寻人类的起源之谜一直是考古学领域的重要课题。然而在许多考古遗址中,考古学家总是苦于没有足够完整的人类化石,用来推断这些远古人类活动的时期和状态。这无疑给相关的史前研究带来了诸多困难。

  通常情况下,考古学家鉴别人骨化石的年代是一种有损分析。“有损”意味着必须要有一部分的骨头化石作为牺牲,经过一系列的检验,才能获取相关的年代信息。正因如此,博物馆等机构并不乐意提供完整的化石用于测试性的检验。

  另一方面,遗址挖掘本身也并不能总是获得完整无损的人骨化石。一般考古学家需要根据骨骼的形态特征,才能做出该化石种属的判断。所以最终,可供考古学家进行研究的材料往往只能是一些信息量极少、不知种属的碎骨片。

  

  DNA分析(图片来源:pixabay)

  不过现在,基于质谱的新技术能够让科学家从碎骨里提取出DNA,分辨出其种属。这让许多过去悬而未决的考古学难题有了被解答的可能。2010年,来自德国的进化人类学研究者,宣布他们成功对出土的人骨化石进行了DNA分析。这宣告了使用现代基因鉴定技术鉴别古代人种的时代已经来临。

  在新的技术中,科学家首先将碎骨片放置于强酸或强碱中提取胶原蛋白。提取后,通过胰蛋白酶在胶原蛋白特定的位置上进行裁切。之后,放入质谱仪中进行相应的分析。在这项技术里,胶原蛋白就如同一种独一无二的“指纹”。由于不同的物种所呈现出的特征图谱各不相同,因此科学家就可以依次进行比对,判断出碎骨所在的种属。

  胶原蛋白由数百个多肽化合物组成,多肽的种类因不同种属而异。胶原蛋白对动物形成骨骼、毛发、指甲等有重要作用。因此,考古学家可以反过来利用碎骨片中的胶原蛋白进行物种的分析研究。并且,随着物种数据的完善,考古学家能够获得的信息也更加全面。另外,通过这些“指纹”之间的细微差异,还能寻找出进化途径中那些原本缺失的节点。

  

  基因测序设备(图片来源:pixabay)

  直到今天,这项技术已经可以用极低的成本和极少的样品进行考古分析。并且,研究者利用这项技术可以在短时间内分类出大量碎骨所属的物种。在2014年的一个考古遗址研究中,科学家就利用这项技术分析了超过800个骨头样本,从中分类出了猛犸象、披毛犀等冰河时代的物种,甚至还发现了最重要的尼安德特人化石。

  同样利用这项技术,近年来在丹尼索沃洞穴也取得了突破性的进展。对于丹尼索沃人的研究可能是解决人类起源问题的关键。考古学家已经成功从超过5000块丹尼索沃洞穴出土的碎骨片中筛查出5块人骨化石,从而顺利地对人骨化石的基因组开展研究。

  不仅如此,配合测年分析和基因测序等多项现代技术,科学家能够将考古遗址中采集到的所有小碎骨利用起来,从中描绘出古代人类的生活图谱。例如,他们进行采集与狩猎的方式,他们的族群关系,以及他们所掌握的生产技术等。所有问题的答案,都埋藏在这些数以千计、在过去看似无用的碎骨化石中。

 

原创稿件

制作:叶鹏飞

审校:魏潇 中山大学神经科学博士/中国科学院心理学研究所 博士后研究员

参考文献:Brown, S., Higham, T., Slon, V., P??bo, S., Meyer, M., Douka, K., . . . Buckley, M. (2016). Identification of a new hominin bone from Denisova Cave, Siberia using collagen fingerprinting and mitochondrial DNA analysis. Scientific Reports, 6, 23559.

  


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