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Matthew Collins :古蛋白质组学在考古学中的过去、现在和未来

摘要:    8月20日,剑桥大学考古系讲席教授、英国国家学术院院士Matthew Collins教授通过Zoom在线直播的方式为浙江大学文物与博物馆学系师生带来了一场名为《古蛋白质组学在科技考古中的过去、现在和未来》的精彩讲座。中国科学院大学杨益民教授作为特邀嘉宾参加了本次讲座,并在讲座结束了进行了点评和讨论。   Matthew Collins教授首先介绍了 ...

   8月20日,剑桥大学考古系讲席教授、英国国家学术院院士Matthew Collins教授通过Zoom在线直播的方式为浙江大学文物与博物馆学系师生带来了一场名为《古蛋白质组学在科技考古中的过去、现在和未来》的精彩讲座。中国科学院大学杨益民教授作为特邀嘉宾参加了本次讲座,并在讲座结束了进行了点评和讨论。


   Matthew Collins教授首先介绍了什么是古蛋白质组学:我们知道蛋白质是由20多种氨基酸按不同比例混合而成的长序列。这些氨基酸作为蛋白质的基本成分,可以被单独提取和分析。但与传统的分析方法不同,古蛋白质组学试图测定出古蛋白样本中氨基酸的序列。

  

   教授打了一个比方来说明DNA和蛋白质之间的关系以及古蛋白质研究的意义。DNA就像包罗万象的百科全书,它非常全面,但对于单一条目的撰写较为精简,而且更新很慢。DNA指导了蛋白质的合成。合成的蛋白质如同报纸,是对于某个特定方面的专门报道,所以虽然不够全面,但是具有针对性,而且更有时效性。

  

   故而,蛋白质比DNA更能够反映出一定时空下,生物动态变化的信息。教授还指出蛋白质不仅只是被DNA中的一小片段基因复制出来的产物,它被复制出来以后,还会自我优化以适应处于不同环境条件下的机能。因此,蛋白质不仅能反映出基因信息(个体的内部条件),也能反映出个体生存的外部条件。

   Matthew Collins教授进而介绍了二十世纪90年代以来的、不断改进的蛋白质分析方法。目前的大部分研究都使用了质谱法的改进版本:首先从古样品中提取出蛋白质,并将蛋白质降解为小分子氨基酸,而后检测这些氨基酸的构成,将测得的序列与已有数据库中的序列进行对比,最后推测蛋白质种类。

  

   然后,教授向我们介绍了古蛋白质组学通常的研究思路。对于生物遗存,古蛋白质的研究从鉴定生物样本是什么开始,然后追问其年代、种属、遗传谱系、个体的生活经历,最后如何被埋藏形成遗存的。

   对于生物制品,古蛋白质的研究也遵循类似的思路,用物品的起源代替遗传谱系,用生命周期代替生活经历。主讲人举了一些例子说明以上的分析能够帮助我们发现许多有趣的信息。其中包括使用古蛋白质组学方法分析在新疆小河墓地中出土的约3500年前的固体牛奶制品,研究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。而对同属于小河文化的古墓沟墓地中的残留物进行蛋白质组学分析,仅发现酸奶沉积物。从液体奶制品向固体奶制品的发展过程可能也反映了气候环境的变化。另外一个例子是Collins教授的博士生Jessica Hendy做的工作,她从陶瓷基体和羊头骨中提取蛋白质并发现了一些动植物的共存模式,从中分析探讨出气候环境的变迁。

  

  

   教授也指出,尽管蛋白质能够为我们提供很多信息,但对其使用要格外小心,因为蛋白质几乎无处不在,古蛋白样本常有被污染的风险。

  

   讲座的最后,Matthew Collins教授介绍了其研究团队所开发的ZooMS及其应用,并与在场的中科院大学杨益民教授以及浙大师生展开讨论。(图片来自演讲者幻灯片 撰稿:许祯津 校稿:安婷)

  编辑:张小丁

  审核:李 政


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