呂鵬|緣起：中國動物考古學的多學科之路_風聞

摘要：經過90年的發展，中國動物考古學業已取得了不俗的成績，這與動物考古學研究方法的不斷深化和擴展緊密相關。20世紀80年代以來，各種自然科學方法不斷納入動物考古學的研究體系，中國動物考古學逐步形成一條多學科合作之路。本文系統回顧了碳氮穩定同位素分析、鍶同位素分析、古DNA研究和有機殘留物分析等自然科學方法在中國動物考古學研究中應用和發展的歷史，並依次對它們所取得的成績進行了重點推介。筆者對中國動物考古學的多學科之路的前景抱有非常樂觀的態度，認為需要深化和細化研究方法，擴展和深入研究內容，從而更好地由資源、生業和技術的角度揭示古代人類與動物相互依存的歷史。

　　動物考古學（Zooarchaeology）是通過收集、鑑定、量化、測試和分析動物遺存，認識古代存在的動物種類、當時的自然環境、古代人類與動物的各種關係及古代人類的行為特徵的一門科學。動物考古學以動物遺存為主要的研究對象，旨在探究古代人類與動物的關係，研究不同時空的古代人類在飲食、農業、生活、運輸、醫藥、語言、文字、藝術、宗教、祭祀、戰爭等多個方面獲取和利用動物的方式以及演進，因此，動物考古學的研究內容可以觸及古代社會的方方面面。

　　20世紀30年代，動物考古學在中國興起。回顧動物考古學在中國90餘年的發展歷程，我們在多個方面取得了不俗的成績，它以考古實證材料重寫了古代畜牧史，以獨特的視角探討祭牲、次級產品、骨器及制骨手工業等多個方面的學術問題，它已成為中國考古學研究必不可少且極為重要的組成部分。這些成績的取得與動物考古學研究方法的不斷深化和拓展是緊密相關的，特別是20世紀80年代以來，中國動物考古學研究陸續吸納了多種自然科學研究方法，逐步形成一門以對動物遺存的定性定量研究為中心、涵蓋多種測試和分析手段在內的綜合性前沿學科。

　　就當前動物考古學研究而言，針對動物遺存本體所進行的測試和分析方法主要包括碳氮穩定同位素分析、鍶同位素分析和古DNA研究，此外，還有就有機殘留物所進行的測試和分析。本文將分別追溯它們在動物考古學研究中的應用簡史，重點推介所取得的成績，並對其研究前景進行簡要評述。

一、碳氮穩定同位素分析在中國動物考古的應用

　　1.應用簡史

　　碳氮穩定同位素分析是進行古食譜分析的重要方法之一。20世紀70年代，隨着質譜技術的發展，穩定同位素質譜技術開始應用到考古研究以探討古代人類和動物的食物結構。20世紀90年代末，“You are what you eat”（我即我食）原理的提出為穩定同位素分析提供了堅實的理論依據，其在考古領域得以廣泛推廣和深入應用。

　　中國最早對古人類食物結構所進行的研究始於20世紀80年代初。1984年，蔡蓮珍和仇士華先生撰文首次介紹國際學術界碳同位素的研究現狀，並通過對仰韶、陶寺等考古遺址出土人類和動物骨骼的碳十三同位素的分析，得出至少從新石器時代以來中國北方主要以小米為主、而南方以稻米為主的結論，為研究中國農業的起源、傳播與早期發展過程提供了新的視角。

　　1998年，氮穩定同位素分析方法也被引入國內，使得更多學者獲知該方法在重建古代人羣食物結構方面的學術價值。

　　2002年，原中國科學技術大學胡耀武完成國內首篇有關古代人類食譜分析的博士論文：《古人類食譜及其相關研究》，此後，他致力於穩定同位素食譜分析，有力地推動了該領域在中國考古學領域的快速發展。

　　2.取得成績

　　近年來，碳氮穩定同位素分析在古代動物的飼養策略研究上取得了突出成績，揭示了古代先民對不同動物的喂飼方式和主要家養哺乳動物（如豬、黃牛、綿羊、貓）的起源和馴化過程，討論生業方式與社會發展的互動關係，嘗試應用豬和狗作為重建古代先民生業方式的替代性指標，探討特定或特殊用途動物（如真猛獁象、做為祭牲的豬、綿羊、馬和黃牛等）的食物來源和特殊喂飼方式，研究方法上首次成功提取骨骼遺存中的可溶性膠原蛋白並用於食譜分析，該原創性的研究可用於解決中國南方地區骨骼污染的問題 。

　　3.展望

　　縱觀已有的碳氮穩定同位素研究，均以骨骼膠原為分析對象，拓寬研究對象（如毛髮、指甲、糞化石、牙結石等）有助於進一步加深其應用領域。在對其影響因素綜合評估的基礎上，還需要進一步精細化研究方法，如同位素數據反映的是動物長期攝食行為的平均水平，而先民在動物飼養和管理策略上是具有季節性的，通過對動物牙釉質進行序列同位素分析能夠發現動物食性的季節性差異，國內尚未開展此項研究。同位素分析要密切結合考古背景，譬如樣品選取既要考慮不同個體的差異，也要考慮同一個體不同部位骨骼代謝週期的差異，以便於對比不同個體和羣體、以及個體不同時期內食物結構的變化情況。除了碳氮同位素分析以外，硫、氫、氧和鍶同位素分析的應用仍需加強，針對骨骼特定化學元素的比值（如鋇、鍶、鈣等）與飲食行為的關係也需深入研究。最後，需要特別強調的是，同位素分析是研究古食譜的方法之一，其研究需要以動物考古、植物考古和環境考古等相關領域的研究為前提和基礎，這樣得出的關於古代飲食、資源、生業和技術等方面的信息才更為全面和科學。

　　二、鍶同位素分析在中國動物考古學的應用

　　1.應用簡史

　　鍶同位素分析是研究古代人類和動物遷移和遺物產地不可或缺的科學手段之一。1985年，該方法最早應用於遷移研究，埃裏克森通過分析美國加州兩處遺址出土人骨的鍶同位素值以研究當時社會的婚姻狀況，認為鍶同位素分析技術能為研究史前社會生活史提供多種可能並對其潛能給予厚望，認為可用以人類生態和領地、食物分享和交換、遷徙和戰爭、因婚居地、動物生態等多個方面的研究。

　　2008年以來，該方法開始應用於國內考古學研究。**尹若春測試了河南舞陽賈湖遺址21例人骨和牙釉質、5例豬牙釉質樣本，以豬表徵當地鍶同位素比值範圍，發現14個人類個體中有5個是外地遷入的，**並且人口的遷移率隨時間有增加的趨勢，這是國內首次利用鍶同位素分析方法來研究古代人類的遷移行為。

　　2011年以來，鍶同位素分析開始應用於國內動物考古學研究，趙春燕測試和分析了山西襄汾陶寺遺址出土14例動物牙釉質鍶同位素比值，同樣以豬表徵當地鍶同位素比值範圍，發現有2只綿羊和2頭黃牛的比值超出了該範圍，推測它們可能不是當地飼養的。

　　2.取得成績

　　迄今，中國已經開展鍶同位素分析的考古遺址已有30餘處，主要就大型聚落出土哺乳動物牙釉質進行鍶同位素分析，研究結果多有發現非當地飼養的動物，為探討古代社會中動物資源的獲取途徑、社會組織結構、貿易和交換等提供了實證，目前，該方法已逐步拓展到重建水生動物資源域的研究。

　　3.展望

　　鍶同位素分析在研究古代遷移、貿易、生業、社會結構等諸多方面具有優勢。整體而言，國內開展此項研究的考古遺址數量有限，各遺址分析樣本數量不足，與考古學及相關學科的結合不夠緊密，對原理認識不足造成對數據的解讀偏於絕對化和簡單化，這是當前急需解決的問題。建立中國及周邊地區鍶同位素背景圖並提供在線服務是需要重點研究的方向。在研究技術和方法上，開展高分辨率鍶同位素分析（個體的齒系中不同牙位、牙齒微觀結構與牙釉質形成過程中的鍶同位素記錄）和多同位素共同分析（鍶、銅、氧、鉛、汞、鋅、銣、硼等）能夠不斷擴展和深化當前的研究。

　　三、古DNA研究在中國動物考古學的應用

　　1.應用簡史

　　古DNA研究以分子生物技術為基礎，以古生物DNA為研究對象，能夠揭示古生物的進化方式、人類的起源和遷移、動植物的馴化等，該研究是生物學與歷史學、考古學等人文科學相交叉的前沿學科。

　　中國也是世界最早的古DNA提取（未測序）研究的國家，源於1981年，湖南醫學院的專家們發表了有關長沙馬王堆漢墓出土約2000年前女屍的古DNA和古RNA的研究結果，其開創性的意義得到世界的公認。1995年，北京大學生命科學院對河南西峽盆地白堊紀恐龍蛋化石進行古DNA的提取和分析，後來這個結果被證明是外源微生物的污染，但該項研究開創了中國古DNA研究的先河。

　　20世紀80年代，聚合酶鏈式反應（PCR擴增）技術的出現使得對殘存在古代生物遺存中的遺傳物質DNA的提取和分析成為可能，引發古DNA研究革命性的變革。1998年，吉林大學生命科學院與考古系合作成立了國內第一個考古DNA實驗室，蔡大偉等在國內最早將古DNA研究應用於動物考古學，通過對內蒙古赤峯大山前和井溝子遺址出土9匹馬進行線粒體DNA研究，發現赤峯地區青銅時代的馬在母系遺傳上具有高度多樣性，對現代家馬線粒體基因池的形成有着重要的貢獻，從而反映了中國家馬起源狀況的複雜性。

　　2.取得成績

　　就動物考古研究而言，古DNA研究主要圍繞中國家養動物的起源和擴散開展工作，已經初步建立了中國主要家養動物（如豬、馬、黃牛、綿羊、山羊、驢等）的古代線粒體DNA數據庫，探討特殊用途（如用做祭牲和卜骨）動物（如馬和黃牛等）的遺傳信息，並開始應用於狗和雞的起源研究。

　　3.展望

　　哈佛大學醫學院大衞·賴克將古DNA研究視為考古學的第二次科學革命。目前，古DNA的研究主要涉及古生物的線粒體DNA、Y染色體DNA和常染色體DNA等，古DNA的研究對象包括人類、動物、植物、考古的土壤、古細菌、古病毒等，目前的研究多集中於人類和動物的古DNA分析，古微生物的DNA研究是新的發展方向，該研究除了可以從分子水平探索古代人類和動物食譜和疾病及其變化之外，還可以探討飲食進化史、人羣的文化身份、人類或動物的遷移、動物的馴化和飼養等問題，分子克隆和聚合酶鏈式反應（PCR擴增）已經引發古DNA研究的革命性變革，近十年來，高通量測序技術可以將提取物用於構建可以測序或者雜交捕獲的DNA文庫，從而能夠高效獲得非常古老的全基因組數據，並發展出古基因組學這一新領域，引發古DNA研究的第三次革命性變化。

另外，考古發掘出土器物中的殘留物、土壤沉積物等也是古DNA的重要研究對象，目前付巧妹研究團隊通過高效的古DNA捕獲技術從甘肅夏河白石崖溶洞遺址的35個土壤沉積物樣本中釣取出242種哺乳動物和人類線粒體DNA，該研究成功獲取了丹尼索瓦以外的首個丹尼索瓦人線粒基因序列，也是在中國考古遺址沉積物中提取古人類DNA的第一個成功案例，其中動物DNA包括犀牛、鬣狗等滅絕動物。研究方法和成果具有重要學術價值和應用背景。

四、有機殘留物分析方法在動物考古學中的應用

　　要深入探討古代人類對動物資源的開發和利用，僅僅關注動物遺存本身是不夠的，我們還需要開展針對由動物資源及其產品和製品形成的有機殘留物進行分析和研究的工作（古代先民在加工和利用動植物過程中，一些有機物質會殘留在載體上——器物及相關遺物和遺蹟——並保存至今，稱之為有機殘留物）。有機殘留物分析是國際科技考古領域研究的熱點，該方法就是從殘留物載體上提取有機物，經提取、檢測和分析之後，判斷有機殘留物的類型、來源，從而瞭解古代先民對動植物的加工、利用和相關載體的功能，進而復原古代社會的生業狀況等。針對跟動物有關的有機殘留物，目前，國內進行測試和分析的主要方法包括蛋白質分析和脂類分析分析等。需要特別説明的是，正如古DNA研究同樣適用於有機殘留物分析一樣，蛋白質分析和脂類分析同樣適用於動物遺存。

　　1.蛋白質分析

　　蛋白質可由骨骼、牙齒、頭髮、動植物製品及殘留物中提取。目前，國內應用於動物蛋白質分析的方法主要包括蛋白質組學分析、色譜法或氣質聯用方法和酶聯免疫技術等。

　　蛋白質組學方法可直接測定蛋白質的氨基酸序列，用於鑑定蛋白質來源和種屬。例如，中國科學院大學楊益民測得新疆古墓溝墓地發現有酸奶沉積物（距今3800年）、羅布泊地區小河墓地出土有開菲爾奶酪（距今3600年），表明牛奶在距今4000到距今3500年前已經進入新疆先民的食譜，由液態奶向固體奶製品的發展是古代人類為了應對環境惡化、擴大活動範圍尋找更多的生存資源時發展出來的一種便攜式食品。

　　色譜法或氣質聯用法是根據蛋白質的氨基酸含量的差異來鑑定蛋白質的組成。蘇伯民等應用高效液相色譜對新疆克孜爾石窟的顏料樣品中的膠結物進行分析，通過分析不同氨基酸的含量組成，並與現代牛皮膠、桃膠和蛋清的氨基酸組成進行比較，認為該膠結材料為動物膠。

　　酶聯免疫技術應用抗原體免疫反應來鑑定蛋白質的種屬，目前國內已用於牛奶和蠶絲殘留物的鑑定。洪川等對新疆鄯善蘇貝希遺址3號墓出土黑色塊狀殘留物進行酶聯免疫吸附測定法檢測，結果顯示其中含有牛酪蛋白，推測它可能是牛奶製品或牛奶摻雜物。1983年河南滎陽青台遺址出土距今5500年左右的絲綢殘痕，近年來，中國絲綢博物館主要應用酶聯免疫技術在河南滎陽青台、汪溝等遺址檢測出家蠶絲，從而證實中國家蠶馴化和中國絲綢的起源的起源可追溯到距今5500年前。

　　在《科學》（Scicence）雜誌展望2020年十大科技頭條中，蛋白質考古（Protein　Archaeology）位列其中，由於蛋白質比DNA更加穩定，更加適用於研究無法提取DNA的古老化石，甚至是用於100萬年前人類或動物的身份遺傳和行為的研究。例如，出自於甘肅夏河溶洞的夏河化石為1件比較完整的右側下頜骨，在古DNA高度降解未能成功提取的情況下，我國學者成功提取古蛋白質揭示它屬於丹尼索瓦人或其近親種，這是目前除阿爾泰山地區丹尼索瓦洞以外發現的首例丹人化石，也是目前我國青藏地區的最早人類活動證據（距今16萬年前）。蛋白質分析或蛋白質考古在今後動物考古學研究中有着深廣的發展前景，特別是對於形態特徵缺失、或年代久遠的碎骨、動物製品及殘留物而言，目前，饒慧雲等測試了首例東亞更新世斑鬣狗化石的古蛋白序列，並通過系統發育分析，認為103萬年前東亞的洞穴鬣狗和非洲北部的現生斑鬣狗可能存在基因交流。

　　2.脂類分析

　　脂類分析的主要手段是氣相色譜或氣質聯用，通過脂類單體的碳同位素比值法、脂肪酸含量比例等方法，可檢測殘留物的生物種類或來源。中國科學院大學任萌等就甘肅酒泉西溝村魏晉墓M5出土銅甑釜內下部的白色膏狀殘留物，進行紅外光譜、脂質分析和單體脂肪酸穩定同位素等方法的綜合分析，認為其為反芻動物油脂，從而為釜甑組合是加工肉食的炊蒸器提供了有力的證據。

　　綜上，中國動物考古學學科的發展得益於研究方法和融合和創新，特別是近40年來，中國動物考古學走出的這一條多學科合作之路深化了我們對古代人類和動物關係的認知。20世紀80年代以來，碳氮穩定同位素分析應用於考古領域，21世紀以來，該方法在動物考古學領域得到廣泛的應用，從古食譜分析的角度揭示了動物的食物來源和管理策略。2011年以後，鍶同位素分析開始應用於國內動物考古學研究並迅速發展，從動物遷移的角度展現了動物資源在貿易、生業和社會等方面的重要價值。

2007年以來，**大量中國古代動物遺存古DNA研究成果得以發表，從遺傳學的角度基本廓清了中國主要家養動物的起源和擴散，高通量測序技術將進一步推動研究的深入和發展。**以上測試和分析多作用於動物遺存本體，而有機殘留物分析方法可以從痕量遺存甚至“無形”樣本中獲取關於動物資源開發和利用的信息，如蛋白質組學方法已經揭示中國新疆地區古代先民對奶製品的開發和利用，色譜法或氣質聯用法提供關於動物膠在顏料中的應用，酶聯免疫技術已應用於奶製品和家蠶絲的檢測和鑑定，脂類分析能夠提供食物種類和器物功用等重要的信息。

　　展望未來，我們對中國動物考古學多學科之路的前景抱有非常樂觀的態度，但是，我們也有需要進一步努力的方向。首先，我們需要在明晰這些自然科學方法原理的基礎上，拓展研究對象、精細研究方法；其次，我們應當緊密聯繫考古背景並以此為基礎，開展多種方法的綜合應用，形成系統而科學的信息流；再次，我們不能止步於當前或者單純引入現成的研究方法的現狀，應從中國考古研究的特點出發，緊跟自然科學前沿研究，原創性地應用和研發新的研究方法和手段。總之，我們需要深化和細化研究方法，擴展和深入研究內容，從而更好地由資源、生業和技術的角度揭示古代人類與動物相互依存的歷史。