专家观点
杨益民教授谈“蛋白质组学在考古中的应用”
2019年4月15日上午,历史文化学院在中心校区知新楼A1017成功举办 “蛋白质组学在考古中的应用”讲座,来自中国科学院大学人文学院考古学与人类学系杨益民教授担任主讲嘉宾,讲座由考古系王芬教授主持,历史文化学院师生聆听了本次讲座。
蛋白质组学是一种较新的科技考古研究方法,本世纪初才开始应用于考古遗存和艺术品的分析中,现已取得了很大进展。在这次讲座中,杨益民教授从动物硬组织遗存的种属鉴定、动物制品的分析、植物制品的分析和古代遗存中的微生物等方面简要介绍了蛋白质组学在考古学中的应用。
讲座伊始,杨益民教授首先介绍了古代有机残留物分析的基本理论和分析手段,包括生物标记物、蛋白质、脂质、植物微体化石和DNA。接着杨益民教授简要讲解了蛋白质组学的基本知识,包括古代遗存中包含的蛋白质信息,同源蛋白、蛋白质组和蛋白质测序的概念以及蛋白质分析的方法。在这些基本知识讲解的基础上,接下来的讲座中,杨益民教授通过具体研究案例,为大家介绍了从蛋白质分析的角度,获取考古遗存中潜在信息的具体方法。
小河墓地出土法杖及法杖上的牛胶残留物
杨益民教授
首先,杨益民教授以“旧石器遗址人骨筛查”为例介绍了利用ZooMS质谱鉴定蛋白质种属的方法。考古发现中往往出土很多碎骨头,难以从形态上鉴定其种属,且使用DNA来鉴定数以千计的碎骨头无疑成本太高。所以利用较低成本的蛋白质组学区分出不同动物的骨胶原,从中找到人骨。然后再用古代DNA的方法来进一步获取古人类个体的遗传信息,可以为旧石器晚期古代人类碎小骨头的寻找和鉴定提供新的路径。
接下来杨益民教授以“奶的传播”为例,介绍了蛋白质组学在动物制品分析中的应用。奶的利用对欧洲农业的传播和欧亚大草原上游牧文化的形成起着关键作用。近年来,使用蛋白质组学方法分析了在新疆小河墓地中出土的约3500年前的固体牛奶制品,发现其中颗粒状物质的蛋白组成接近全奶,而块状物以酪蛋白为主,说明其为奶酪。而对距今约3800年的古墓沟墓地中的残留物进行蛋白质组学分析,仅发现了酸奶沉积物。古墓沟墓地和小河墓地同属小河文化,这种奶制品形态从液体到固体的变化以及制作工艺的变化,可能因为两个原因,一是小河墓地有东亚蒙古人种的交融,由于乳糖不耐,对奶制品的制作有更高的要求; 二是距今约2200-3400年间,罗布泊出现干涸事件,气候在恶化,固体奶制品保存期长且易于携带,更适合当时的人类活动范围扩大的方式。同时,杨益民教授还以小河墓地的相关研究列举了另外两个蛋白质组学应用于动物制品分析中的案例。一是对小河墓地出土的一件法杖样品,应用蛋白质组学分析其镶嵌骨雕的粘合剂,鉴定结果为牛胶,从而将我国动物胶利用的历史追溯到了约3500年前。二是利用蛋白质组学鉴别小河墓地出土的化妆棒,发现其有机本体中含有心脏所特有的结合蛋白,并源自黄牛。需要关注的是,心脏是动物血液的“发动机”,将其制作成化妆棒,或许有特殊的宗教涵义。
对于小河墓地奶酪的研究,也反映了蛋白质组学在古代遗存中的微生物研究中的应用。杨益民教授介绍,他的团队利用蛋白质组学在小河墓地的奶酪中鉴定出其含有开菲尔乳酸菌和酵母菌,因此可以推断先民在距今约3500年时已能够酿制一种特殊的发酵乳,即开菲尔( kefir)。再经过脱脂处理和乳清分离,最后得到开菲尔奶酪。值得注意的是,1905年之前,开菲尔的酿造仅在高加索山区和青藏高原的游牧人群中流传,这表明小河文化与藏族祖先的文化存在着饮食文化上的联系。
蛋白质组学在植物制品分析中的应用这部分内容,杨益民教授介绍了对于古代面食的可见残留物可以考虑使用蛋白质的分析方法,利用蛋白质组学确定面食主要制作原料。
讲座最后,杨益民教授对现场同学和老师提出的问题予以详细的解答和交流。讲座在热烈的掌声中落下帷幕。