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埃及安葬法老的金字塔

  李福洋

  古埃及法老(国王)的尸体都被做成木乃伊,保存在金字塔里,据传说,冒犯了法老的干尸,就会中法老的咒语。在美国电影的渲染下,这个咒语被传得充满玄机,神秘莫测。

  似乎在埃及北部第六代塞加拉王朝的法老墓外,或内侧出现类似“咒语”的文字,据说也只是针对祭司的,好让其尽职保护墓地,而非防盗墓贼设定的神秘“咒语”或机关。考古学家其实并未在法老墓内发现任何咒语。

  既然法老的咒语不一定有,那也就不存在打破一说。不过,法老的DNA却是一个实实在在的技术上的“咒语”,它让国际考古学界分成两派,闹得剑拔弩张,快要老死不相往来了。大家的分歧主要在于古生物化石或遗体中的DNA能不能用来做考古鉴定,最终呢,还是技术的进步打破了这个咒语,如今两派或许也该抛弃成见握手言欢了。

  风云初起

  故事要从上个世纪80年代说起。

  1983年,Kary Mullis发明了聚合酶链式反应(Polymeras Chain Reaction, PCR),简称PCR,用来扩增DNA,该技术突破了分子克隆的技术瓶颈,让分子生物学的研究与应用都进入快车道。

  PCR技术刚一出现,一些考古研究人员就敏感地意识到,他们可以用这项技术从极少的古遗骸样品中扩增DNA,用于考古鉴定。瑞典Uppsala大学一个年轻的博士生Svante,在导师的支持下,成了第一个吃螃蟹的人。

  他声称从2400年前的木乃伊中克隆出了DNA。于是乎,这项技术迅速被传开,一时间发现各种古生物遗骸或化石DNA的报道蜂拥而至,令大家亢奋不已。

  PCR反应对原始信号是个指数扩增放大反应,极其敏感,理论上可以检测到一个DNA分子片段!但是这里尚存信噪比的问题。古老DNA(如果还残存)和周围空气、尘埃中,甚至样品附着的尘土、微生物等来源的现存的新鲜DNA相比,无论数量上还是质量上都已无法比拟。信号完全淹没在噪音的海洋里,你看到的究竟是信号还是噪音?

  于是,就古生物遗骸能否进行DNA鉴定问题,很快就分成了水火不相容的两派。挺DNA派认为没问题,甚至可以作为常规;而反对一派则认为完全不可能,对待涉及DNA分析的论文,他们也百般挑剔,批评严厉。

  古生物遗骸中的DNA究竟能不能克隆和进行测定? 这确实是个难题。

  DNA玄机

  DNA就像两股绳子,主体骨架是由一个个5-碳糖通过磷酸二酯键连起来,每一个糖上带着个小挂件-碱基,两条链间的碱基一一对应互补,靠氢键维持配对关系。

  DNA相对比较稳定,研究人员提取的DNA可以在溶液中放置数周,如果在零下20℃条件下可以保存数月到1年,如果除去水分,晾干保存,可以放置数年或更长。但是,实验室提取的DNA一般都经历一步“酚:氯仿抽提(或萃取)”过程,这两个有机溶剂都是强烈的蛋白变性溶剂,目的是将所有酶类灭活。这就容易理解为什么实验室提取的DNA那么稳定了,一则除掉了攻击它的酶,二是除去水分。但即使是这样,能放置几千年吗?没人知道。

  在自然条件下,DNA可不是那么安全的。DNA储存在细胞核内,生物体在死亡过程中,细胞会逐渐发生自溶,大量酶类如蛋白酶、DNA酶等释放,细胞的DNA很快会被降解,即便是细胞没来得及自溶,但是天长日久,微生物进驻组织或细胞,就像寄居蟹一样,在那里吃喝拉撒,生老病死,它们产生的蛋白酶也会把原细胞内的DNA破坏掉;另外,在高温和潮湿的条件下自身容易发生水解、断裂。因此,一般死亡的动物和人的遗体中,DNA很难完整保存下来。当然,酶对DNA的破坏作用是需要水分的,而且跟温度成正相关,如果能保证绝对干燥,或许能保存得相对时间长些。另外,在个别特殊情况,如在极端寒冷的情况下被冻死的人和动物,这些组织来源的DNA或许能避免降解,或发生得极其慢,还有机会测得其DNA序列。

  但是,对于古埃及的木乃伊,似乎有些特殊。木乃伊的制作过程显然对DNA的保存十分有利。首先,在人死亡之后尸体周围大量的,包括碳酸钠盐在内的天然盐分,使尸体快速脱水、变干,减少DNA的降解,避免自发水解;然后干尸上覆盖一层防腐剂,外层再涂上厚厚的隔离材料,主要有沥青、植物油和蜂蜡等,主要作用是防潮和防止空气氧化。上述涂抹材料都深深地渗入身体内部,组织都被染成了黑色,这些材料其实对尸体的DNA形成特殊的保护。当然,这还只是理论推测,究竟如何,要看实际结果。

  技术推动破解

  当埃及官方批准了一项“图坦卡蒙(古埃及法老)研究项目”后,情况朝好的方向发展。在埃及大概到处都是木乃伊,质量不一,而这次供研究用的可是王家木乃伊,制作技术水平应该是最高的,保存也更完好。在国际同行的合作参与下,对公元前1400年左右古埃及法老图坦卡蒙和周边几个金字塔内其他的10名王室成员进行DNA指纹分析,当然也结合了其他常规的考古方法,推测出他们的亲属关系和可能的死因。论文发表在2010年《美国医学协会杂志》的发现专栏上。尽管作了严格的对照,甚至多方独立重复,但是,仍然难逃批评和质疑。批评主要集中在两点:不能排除是污染了现代人的DNA,因为古埃及人的DNA和现代人没有多大区别;用的只是DNA指纹分析,给的信息太粗糙,不能说明问题。

  事情真正出现转机是第二代测序技术的出现和及时应用。木乃伊保存得再完好,也不可能让DNA完整无损,就像我们马王堆出土的“帛”,其实已经脆弱不堪,很多已然是碎片了。常规测序需要基因片段达到一定大小,一般最佳的大小为600~800个核苷酸这么长,最低也要上百个核苷酸。显然,古DNA标本满足不了这个要求。而新一代测序技术对DNA长短要求降低了很多,只要大于35个核苷酸就可以。 另外,对DNA量的要求也比较低,整个基因组测下来,几个微克DNA就够了。新技术大大降低了DNA材料质量数量要求的门槛, 使得古DNA样品测序成为可能。

  2010年,这项新技术终于在古DNA分析鉴定领域开花结果,古DNA测序这个“咒语”终于被破除。4000年前古爱基斯摩人的全基因组序列得到测定;当年第一个吃螃蟹的人Svante 博士,也率领他在德国马普所的进化考古团队成功测定了三万八千年前尼安德特人和南西伯利亚一个未知的新人种的全基因组序列,也终于以清晰和无可争辩的结果令对手无话可说,毕竟科学相信证据,即使有再强的立场,但在坚实的科学证据面前还是不堪一击。学术隔阂就像柏林墙一样顷刻倒塌。

  技术推动科学,技术弥合了分歧。

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channelId 1 1 科学家利用DNA技术研究埃及法老木乃伊(图) 1 古埃及法老的尸体都被做成木乃伊,保存在金字塔里,据传说,冒犯了法老的干尸,就会中法老的咒语。在美国电影的渲染下,这个咒语被传得充满玄机,神秘莫测