吕鹏|缘起：中国动物考古学的多学科之路_风闻

摘要：经过90年的发展，中国动物考古学业已取得了不俗的成绩，这与动物考古学研究方法的不断深化和扩展紧密相关。20世纪80年代以来，各种自然科学方法不断纳入动物考古学的研究体系，中国动物考古学逐步形成一条多学科合作之路。本文系统回顾了碳氮稳定同位素分析、锶同位素分析、古DNA研究和有机残留物分析等自然科学方法在中国动物考古学研究中应用和发展的历史，并依次对它们所取得的成绩进行了重点推介。笔者对中国动物考古学的多学科之路的前景抱有非常乐观的态度，认为需要深化和细化研究方法，扩展和深入研究内容，从而更好地由资源、生业和技术的角度揭示古代人类与动物相互依存的历史。

　　动物考古学（Zooarchaeology）是通过收集、鉴定、量化、测试和分析动物遗存，认识古代存在的动物种类、当时的自然环境、古代人类与动物的各种关系及古代人类的行为特征的一门科学。动物考古学以动物遗存为主要的研究对象，旨在探究古代人类与动物的关系，研究不同时空的古代人类在饮食、农业、生活、运输、医药、语言、文字、艺术、宗教、祭祀、战争等多个方面获取和利用动物的方式以及演进，因此，动物考古学的研究内容可以触及古代社会的方方面面。

　　20世纪30年代，动物考古学在中国兴起。回顾动物考古学在中国90余年的发展历程，我们在多个方面取得了不俗的成绩，它以考古实证材料重写了古代畜牧史，以独特的视角探讨祭牲、次级产品、骨器及制骨手工业等多个方面的学术问题，它已成为中国考古学研究必不可少且极为重要的组成部分。这些成绩的取得与动物考古学研究方法的不断深化和拓展是紧密相关的，特别是20世纪80年代以来，中国动物考古学研究陆续吸纳了多种自然科学研究方法，逐步形成一门以对动物遗存的定性定量研究为中心、涵盖多种测试和分析手段在内的综合性前沿学科。

　　就当前动物考古学研究而言，针对动物遗存本体所进行的测试和分析方法主要包括碳氮稳定同位素分析、锶同位素分析和古DNA研究，此外，还有就有机残留物所进行的测试和分析。本文将分别追溯它们在动物考古学研究中的应用简史，重点推介所取得的成绩，并对其研究前景进行简要评述。

一、碳氮稳定同位素分析在中国动物考古的应用

　　1.应用简史

　　碳氮稳定同位素分析是进行古食谱分析的重要方法之一。20世纪70年代，随着质谱技术的发展，稳定同位素质谱技术开始应用到考古研究以探讨古代人类和动物的食物结构。20世纪90年代末，“You are what you eat”（我即我食）原理的提出为稳定同位素分析提供了坚实的理论依据，其在考古领域得以广泛推广和深入应用。

　　中国最早对古人类食物结构所进行的研究始于20世纪80年代初。1984年，蔡莲珍和仇士华先生撰文首次介绍国际学术界碳同位素的研究现状，并通过对仰韶、陶寺等考古遗址出土人类和动物骨骼的碳十三同位素的分析，得出至少从新石器时代以来中国北方主要以小米为主、而南方以稻米为主的结论，为研究中国农业的起源、传播与早期发展过程提供了新的视角。

　　1998年，氮稳定同位素分析方法也被引入国内，使得更多学者获知该方法在重建古代人群食物结构方面的学术价值。

　　2002年，原中国科学技术大学胡耀武完成国内首篇有关古代人类食谱分析的博士论文：《古人类食谱及其相关研究》，此后，他致力于稳定同位素食谱分析，有力地推动了该领域在中国考古学领域的快速发展。

　　2.取得成绩

　　近年来，碳氮稳定同位素分析在古代动物的饲养策略研究上取得了突出成绩，揭示了古代先民对不同动物的喂饲方式和主要家养哺乳动物（如猪、黄牛、绵羊、猫）的起源和驯化过程，讨论生业方式与社会发展的互动关系，尝试应用猪和狗作为重建古代先民生业方式的替代性指标，探讨特定或特殊用途动物（如真猛犸象、做为祭牲的猪、绵羊、马和黄牛等）的食物来源和特殊喂饲方式，研究方法上首次成功提取骨骼遗存中的可溶性胶原蛋白并用于食谱分析，该原创性的研究可用于解决中国南方地区骨骼污染的问题 。

　　3.展望

　　纵观已有的碳氮稳定同位素研究，均以骨骼胶原为分析对象，拓宽研究对象（如毛发、指甲、粪化石、牙结石等）有助于进一步加深其应用领域。在对其影响因素综合评估的基础上，还需要进一步精细化研究方法，如同位素数据反映的是动物长期摄食行为的平均水平，而先民在动物饲养和管理策略上是具有季节性的，通过对动物牙釉质进行序列同位素分析能够发现动物食性的季节性差异，国内尚未开展此项研究。同位素分析要密切结合考古背景，譬如样品选取既要考虑不同个体的差异，也要考虑同一个体不同部位骨骼代谢周期的差异，以便于对比不同个体和群体、以及个体不同时期内食物结构的变化情况。除了碳氮同位素分析以外，硫、氢、氧和锶同位素分析的应用仍需加强，针对骨骼特定化学元素的比值（如钡、锶、钙等）与饮食行为的关系也需深入研究。最后，需要特别强调的是，同位素分析是研究古食谱的方法之一，其研究需要以动物考古、植物考古和环境考古等相关领域的研究为前提和基础，这样得出的关于古代饮食、资源、生业和技术等方面的信息才更为全面和科学。

　　二、锶同位素分析在中国动物考古学的应用

　　1.应用简史

　　锶同位素分析是研究古代人类和动物迁移和遗物产地不可或缺的科学手段之一。1985年，该方法最早应用于迁移研究，埃里克森通过分析美国加州两处遗址出土人骨的锶同位素值以研究当时社会的婚姻状况，认为锶同位素分析技术能为研究史前社会生活史提供多种可能并对其潜能给予厚望，认为可用以人类生态和领地、食物分享和交换、迁徙和战争、因婚居地、动物生态等多个方面的研究。

　　2008年以来，该方法开始应用于国内考古学研究。**尹若春测试了河南舞阳贾湖遗址21例人骨和牙釉质、5例猪牙釉质样本，以猪表征当地锶同位素比值范围，发现14个人类个体中有5个是外地迁入的，**并且人口的迁移率随时间有增加的趋势，这是国内首次利用锶同位素分析方法来研究古代人类的迁移行为。

　　2011年以来，锶同位素分析开始应用于国内动物考古学研究，赵春燕测试和分析了山西襄汾陶寺遗址出土14例动物牙釉质锶同位素比值，同样以猪表征当地锶同位素比值范围，发现有2只绵羊和2头黄牛的比值超出了该范围，推测它们可能不是当地饲养的。

　　2.取得成绩

　　迄今，中国已经开展锶同位素分析的考古遗址已有30余处，主要就大型聚落出土哺乳动物牙釉质进行锶同位素分析，研究结果多有发现非当地饲养的动物，为探讨古代社会中动物资源的获取途径、社会组织结构、贸易和交换等提供了实证，目前，该方法已逐步拓展到重建水生动物资源域的研究。

　　3.展望

　　锶同位素分析在研究古代迁移、贸易、生业、社会结构等诸多方面具有优势。整体而言，国内开展此项研究的考古遗址数量有限，各遗址分析样本数量不足，与考古学及相关学科的结合不够紧密，对原理认识不足造成对数据的解读偏于绝对化和简单化，这是当前急需解决的问题。建立中国及周边地区锶同位素背景图并提供在线服务是需要重点研究的方向。在研究技术和方法上，开展高分辨率锶同位素分析（个体的齿系中不同牙位、牙齿微观结构与牙釉质形成过程中的锶同位素记录）和多同位素共同分析（锶、铜、氧、铅、汞、锌、铷、硼等）能够不断扩展和深化当前的研究。

　　三、古DNA研究在中国动物考古学的应用

　　1.应用简史

　　古DNA研究以分子生物技术为基础，以古生物DNA为研究对象，能够揭示古生物的进化方式、人类的起源和迁移、动植物的驯化等，该研究是生物学与历史学、考古学等人文科学相交叉的前沿学科。

　　中国也是世界最早的古DNA提取（未测序）研究的国家，源于1981年，湖南医学院的专家们发表了有关长沙马王堆汉墓出土约2000年前女尸的古DNA和古RNA的研究结果，其开创性的意义得到世界的公认。1995年，北京大学生命科学院对河南西峡盆地白垩纪恐龙蛋化石进行古DNA的提取和分析，后来这个结果被证明是外源微生物的污染，但该项研究开创了中国古DNA研究的先河。

　　20世纪80年代，聚合酶链式反应（PCR扩增）技术的出现使得对残存在古代生物遗存中的遗传物质DNA的提取和分析成为可能，引发古DNA研究革命性的变革。1998年，吉林大学生命科学院与考古系合作成立了国内第一个考古DNA实验室，蔡大伟等在国内最早将古DNA研究应用于动物考古学，通过对内蒙古赤峰大山前和井沟子遗址出土9匹马进行线粒体DNA研究，发现赤峰地区青铜时代的马在母系遗传上具有高度多样性，对现代家马线粒体基因池的形成有着重要的贡献，从而反映了中国家马起源状况的复杂性。

　　2.取得成绩

　　就动物考古研究而言，古DNA研究主要围绕中国家养动物的起源和扩散开展工作，已经初步建立了中国主要家养动物（如猪、马、黄牛、绵羊、山羊、驴等）的古代线粒体DNA数据库，探讨特殊用途（如用做祭牲和卜骨）动物（如马和黄牛等）的遗传信息，并开始应用于狗和鸡的起源研究。

　　3.展望

　　哈佛大学医学院大卫·赖克将古DNA研究视为考古学的第二次科学革命。目前，古DNA的研究主要涉及古生物的线粒体DNA、Y染色体DNA和常染色体DNA等，古DNA的研究对象包括人类、动物、植物、考古的土壤、古细菌、古病毒等，目前的研究多集中于人类和动物的古DNA分析，古微生物的DNA研究是新的发展方向，该研究除了可以从分子水平探索古代人类和动物食谱和疾病及其变化之外，还可以探讨饮食进化史、人群的文化身份、人类或动物的迁移、动物的驯化和饲养等问题，分子克隆和聚合酶链式反应（PCR扩增）已经引发古DNA研究的革命性变革，近十年来，高通量测序技术可以将提取物用于构建可以测序或者杂交捕获的DNA文库，从而能够高效获得非常古老的全基因组数据，并发展出古基因组学这一新领域，引发古DNA研究的第三次革命性变化。

另外，考古发掘出土器物中的残留物、土壤沉积物等也是古DNA的重要研究对象，目前付巧妹研究团队通过高效的古DNA捕获技术从甘肃夏河白石崖溶洞遗址的35个土壤沉积物样本中钓取出242种哺乳动物和人类线粒体DNA，该研究成功获取了丹尼索瓦以外的首个丹尼索瓦人线粒基因序列，也是在中国考古遗址沉积物中提取古人类DNA的第一个成功案例，其中动物DNA包括犀牛、鬣狗等灭绝动物。研究方法和成果具有重要学术价值和应用背景。

四、有机残留物分析方法在动物考古学中的应用

　　要深入探讨古代人类对动物资源的开发和利用，仅仅关注动物遗存本身是不够的，我们还需要开展针对由动物资源及其产品和制品形成的有机残留物进行分析和研究的工作（古代先民在加工和利用动植物过程中，一些有机物质会残留在载体上——器物及相关遗物和遗迹——并保存至今，称之为有机残留物）。有机残留物分析是国际科技考古领域研究的热点，该方法就是从残留物载体上提取有机物，经提取、检测和分析之后，判断有机残留物的类型、来源，从而了解古代先民对动植物的加工、利用和相关载体的功能，进而复原古代社会的生业状况等。针对跟动物有关的有机残留物，目前，国内进行测试和分析的主要方法包括蛋白质分析和脂类分析分析等。需要特别说明的是，正如古DNA研究同样适用于有机残留物分析一样，蛋白质分析和脂类分析同样适用于动物遗存。

　　1.蛋白质分析

　　蛋白质可由骨骼、牙齿、头发、动植物制品及残留物中提取。目前，国内应用于动物蛋白质分析的方法主要包括蛋白质组学分析、色谱法或气质联用方法和酶联免疫技术等。

　　蛋白质组学方法可直接测定蛋白质的氨基酸序列，用于鉴定蛋白质来源和种属。例如，中国科学院大学杨益民测得新疆古墓沟墓地发现有酸奶沉积物（距今3800年）、罗布泊地区小河墓地出土有开菲尔奶酪（距今3600年），表明牛奶在距今4000到距今3500年前已经进入新疆先民的食谱，由液态奶向固体奶制品的发展是古代人类为了应对环境恶化、扩大活动范围寻找更多的生存资源时发展出来的一种便携式食品。

　　色谱法或气质联用法是根据蛋白质的氨基酸含量的差异来鉴定蛋白质的组成。苏伯民等应用高效液相色谱对新疆克孜尔石窟的颜料样品中的胶结物进行分析，通过分析不同氨基酸的含量组成，并与现代牛皮胶、桃胶和蛋清的氨基酸组成进行比较，认为该胶结材料为动物胶。

　　酶联免疫技术应用抗原体免疫反应来鉴定蛋白质的种属，目前国内已用于牛奶和蚕丝残留物的鉴定。洪川等对新疆鄯善苏贝希遗址3号墓出土黑色块状残留物进行酶联免疫吸附测定法检测，结果显示其中含有牛酪蛋白，推测它可能是牛奶制品或牛奶掺杂物。1983年河南荥阳青台遗址出土距今5500年左右的丝绸残痕，近年来，中国丝绸博物馆主要应用酶联免疫技术在河南荥阳青台、汪沟等遗址检测出家蚕丝，从而证实中国家蚕驯化和中国丝绸的起源的起源可追溯到距今5500年前。

　　在《科学》（Scicence）杂志展望2020年十大科技头条中，蛋白质考古（Protein　Archaeology）位列其中，由于蛋白质比DNA更加稳定，更加适用于研究无法提取DNA的古老化石，甚至是用于100万年前人类或动物的身份遗传和行为的研究。例如，出自于甘肃夏河溶洞的夏河化石为1件比较完整的右侧下颌骨，在古DNA高度降解未能成功提取的情况下，我国学者成功提取古蛋白质揭示它属于丹尼索瓦人或其近亲种，这是目前除阿尔泰山地区丹尼索瓦洞以外发现的首例丹人化石，也是目前我国青藏地区的最早人类活动证据（距今16万年前）。蛋白质分析或蛋白质考古在今后动物考古学研究中有着深广的发展前景，特别是对于形态特征缺失、或年代久远的碎骨、动物制品及残留物而言，目前，饶慧云等测试了首例东亚更新世斑鬣狗化石的古蛋白序列，并通过系统发育分析，认为103万年前东亚的洞穴鬣狗和非洲北部的现生斑鬣狗可能存在基因交流。

　　2.脂类分析

　　脂类分析的主要手段是气相色谱或气质联用，通过脂类单体的碳同位素比值法、脂肪酸含量比例等方法，可检测残留物的生物种类或来源。中国科学院大学任萌等就甘肃酒泉西沟村魏晋墓M5出土铜甑釜内下部的白色膏状残留物，进行红外光谱、脂质分析和单体脂肪酸稳定同位素等方法的综合分析，认为其为反刍动物油脂，从而为釜甑组合是加工肉食的炊蒸器提供了有力的证据。

　　综上，中国动物考古学学科的发展得益于研究方法和融合和创新，特别是近40年来，中国动物考古学走出的这一条多学科合作之路深化了我们对古代人类和动物关系的认知。20世纪80年代以来，碳氮稳定同位素分析应用于考古领域，21世纪以来，该方法在动物考古学领域得到广泛的应用，从古食谱分析的角度揭示了动物的食物来源和管理策略。2011年以后，锶同位素分析开始应用于国内动物考古学研究并迅速发展，从动物迁移的角度展现了动物资源在贸易、生业和社会等方面的重要价值。

2007年以来，**大量中国古代动物遗存古DNA研究成果得以发表，从遗传学的角度基本廓清了中国主要家养动物的起源和扩散，高通量测序技术将进一步推动研究的深入和发展。**以上测试和分析多作用于动物遗存本体，而有机残留物分析方法可以从痕量遗存甚至“无形”样本中获取关于动物资源开发和利用的信息，如蛋白质组学方法已经揭示中国新疆地区古代先民对奶制品的开发和利用，色谱法或气质联用法提供关于动物胶在颜料中的应用，酶联免疫技术已应用于奶制品和家蚕丝的检测和鉴定，脂类分析能够提供食物种类和器物功用等重要的信息。

　　展望未来，我们对中国动物考古学多学科之路的前景抱有非常乐观的态度，但是，我们也有需要进一步努力的方向。首先，我们需要在明晰这些自然科学方法原理的基础上，拓展研究对象、精细研究方法；其次，我们应当紧密联系考古背景并以此为基础，开展多种方法的综合应用，形成系统而科学的信息流；再次，我们不能止步于当前或者单纯引入现成的研究方法的现状，应从中国考古研究的特点出发，紧跟自然科学前沿研究，原创性地应用和研发新的研究方法和手段。总之，我们需要深化和细化研究方法，扩展和深入研究内容，从而更好地由资源、生业和技术的角度揭示古代人类与动物相互依存的历史。