那些被視若珍寶的古書，構成了一座巨大的DNA圖書館

當科學家從人類骨骼和牙齒遺骸中提取出古老的DNA時，他們看到了DNA證據的巨大潛力。這些DNA豐富了史前人類的遷徙故事，為黑死病之類的流行病提供了令人驚奇的線索，還幫助人們在一個停車場下發現并鑒別出了英國國王理查三世（1452-1485）的遺體。

但是生物考古學教授Matthew Collins感興趣的不僅是古人的遺體，他還對古人制造的物品著迷不已：他們飼養、屠宰和食用的動物有哪些？他們創造的經濟是什么樣的？

Collins的實驗室不僅研究家畜骨骼中的DNA，也研究羊皮紙、樺樹皮焦油和蜂蠟等物體中的DNA。這些物品能夠填補文字記載的空白，展現出歷史上的生產和貿易的新面貌。例如，有多少蜂蠟來自北非？牛瘟疫是如何在歐洲蔓延開來的？有了充足的基因數據，就可能重建一幅數百年前人們生活的畫面。

Collins具有研究蛋白質的學術背景，同時他總有辦法聚集各個領域的專家，比如羊皮紙專家、獸醫、遺傳學家、檔案學家、經濟史學家和蛋白質科學家。他說道：“我所做的就是把人們聯系在一起，我只是中間那個無知的人。”

1. 從蛋白質到DNA

Collins的科學生涯的開端源自于在少年時代觀看電影《大白鯊》的經歷，這使他對海洋生物學產生了極大的熱情，他的科學生涯便是以此為開端。

最初他研究海洋化石，之后又去研究隱藏在化石內部的古蛋白質。但后來發現，這是一條死胡同。因為大多數情況下，這些化石都太過古老，蛋白質都不完整，無法用于研究。他不得不轉向研究越來越近期的材料，最終從古生物學跨入了考古學。他將蛋白質分析技術應用于陶器碎片，并從中發現了牛奶蛋白，這些發現都暗示著，曾使用過這些器具的人都曾有著怎樣的飲食習慣。

對膠原蛋白的研究也非常有用。膠原蛋白是一種富含于骨骼中的蛋白質。Collins的學生Michael Buckley開發了一種名為ZooMS（質譜法研究動物考古學）的技術，可用于分析骨膠原蛋白，并迅速識別出它來自哪種動物。2018年，科學家利用這項技術鑒定了在一個西伯利亞洞穴中發現的人類骨頭碎片。經過進一步的DNA分析發現，這是一個具有一半尼安德特人血統的女孩的骸骨。

Collins很快意識到，DNA比古蛋白質擁有更大的潛力，與DNA相比，蛋白質簡直就是一件笨拙的工具。畢竟，任何一種動物的DNA都是它的所有蛋白質的編碼庫。這是非常強大的工具，它包含著巨大的信息量。

2. 羊皮紙中的歷史

面對約克大主教的檔案，Collins頓悟了：當其他人認為自己被寫在羊皮紙上的書和手稿包圍著時，Collins意識到自己被切成長方形的、整齊擺放在書架上的數百萬張獸皮包圍著。這些獸皮中的DNA所蘊含的可能性讓他頭暈目眩。

○ 羊皮紙。| University of York

當Collins開始羊皮紙項目時，他聚集了一個包括遺傳學家、檔案學家、書籍制作者和歷史學家在內的團隊。

沒過多久，這個團隊就遇到了他們的第一次文化沖突。在科學和考古學中，破壞性取樣雖然不被鼓勵，卻至少是可以容忍的。但書籍保護者可不會讓這些身穿白大褂的人進來剪切他們的書籍。

與Collins一起工作的是博士后研究員Sarah Fiddyment，她既沒有放棄，也沒有激烈地抗爭，她只是如影隨形地跟著這些書籍保護者。她看到他們用白色的橡皮擦清理手稿，就想著這些清理物中或許就包含著足夠的DNA。結果確實如此，他們也找到了一種從橡皮屑中提取出DNA和蛋白質的方法。這個折中方案讓所有人都很滿意。

○ Sarah Fiddyment、Matthew Collins與書籍保護者Antoinette Curtis一起觀看羊皮紙。| 圖片來源：Matthew Collins

在這之后，研究小組用這種方法從羊皮紙中提取到了5000只動物的樣本。他們發現，一種據說是來自松鼠或兔子皮毛的超級細膩的羊皮紙，實際上來自于最常見的牛、綿羊或山羊，這些羊皮紙之所以這么薄，全是因為羊皮紙制造者的精湛技藝。

他們將羊皮紙中的牛的基因組與現代牛的基因組進行比較，發現它們類似于挪威紅牛和荷蘭奶牛的基因組。他們還發現，一本具有1000年歷史的《約克福音》的羊皮紙，似乎主要來自母牛犢，這很奇怪，因為人們通常會讓母牛犢長大，以便生養更多的小牛。研究小組中的一位動物學家認為，這些可能是在一場牛瘟疫的爆發時死亡的小牛。

○ 具有1000年歷史的《約克福音》。| 圖片來源：York Minster

3. 跨學科研究：羊皮紙、蜂蠟、樺樹皮中的歷史

Collins不是第一個想到從羊皮紙中提取DNA的人，但他是第一個大規模進行研究的人。2009年，北卡羅來納州立大學的英文教授Timothy Stinson就發表了一篇關于羊皮紙DNA的論文，但他在為這個項目爭取更多資金上遇到了困難：美國國家科學基金會告訴他，他們不研究牲畜；于是他來到美國農業部，這里的人又告訴他，中世紀書籍屬于國家人文基金會的管轄范圍；當他和人文學科的管理者交談時，他們反問道：遺傳學研究？他們該拿的錢都已經拿了。跨學科領域的研究困難重重。

Collins從鼓勵跨學科研究的歐洲研究委員會那里得到了一筆巨額資助，他聯系上了Stinson并想要與他合作。Stinson感興趣的是，修道院和法院文件中的羊皮紙來自哪里，以及這些羊皮紙揭示出中世紀不同場景下的經濟聯系是怎樣的。

最近，Collins還獲得了嘉士伯基金會的資助，用于研究蜂蠟。這個想法最初源自于一個檔案管理員給Collins一份具有蠟封的文件。蜂蠟中的DNA可能來自處理蠟封的人，也可能來自蜜蜂本身，還有可能來自困在蜂蠟中的花粉。從這些DNA中可以揭開重重歷史細節：誰處理過這些蜂蠟，蜂蠟來自世界上哪個地方，那個地方每年生長著什么花……

就像研究羊皮紙時一樣，Collins開始搜尋歷史學和蜂蠟生產領域的專家。他找到了倫敦國王學院的中世紀歷史學家Alexandra Sapoznik。Sapoznik喜出望外——世界上竟然有另一個人也對蜂蠟感興趣！她最感興趣的問題是，蜂蠟如何從北非的養蜂人那里傳到了歐洲。

哥本哈根大學的遺傳學家Thomas Gilbert說：“在考古學和DNA的世界里，Collins認識所有人。”Gilbert研究的是歐洲野牛的號角一類人工制品，自從Collins進入哥本哈根大學之后，他們一起致力于另一個項目，從樺樹皮焦油中提取出千年之久的口香糖的DNA。

研究人工制品中的DNA仍然是一個比較新的領域，它有許多尚未被探索過的方向。但在現代世界，我們的生物記錄已經開始出現變化，未來的考古學家將無法從我們充滿石油制品的物質文化中，發現同樣多的隱藏信息。Collins指出，我們不再那么依賴自然材料來創造我們需要的物品。曾經人們需要使用皮革、木頭或羊毛；而如今的一切都是塑料。

原文標題為“The Lab Discovering DNA in Old Books”，首發于2019年2月19日的The Atlantic。原文鏈接：https://www./science/archive/2019/02/dna-books-artifacts/582814/. 中文內容僅供參考，略有刪減調整，一切內容以英文原版為準。