“我们就像拼图一样 , 当一条条线索汇聚 , 与史料记载严丝合缝的时候 , 那种喜悦之情真的很难用语言表达出来 , ”崔银秋说 。
寻找生命源头的脚步永不停歇
早前 , 吉林大学考古学系已拥有较大的古人骨标本库 , 时任考古系主任朱泓教授的体质人类学研究在国内考古学界也属于领先地位 。 朱泓教授与之前从事分子生物学研究的周慧教授一道 , 共同创立了我国第一个古DNA实验室 。
崔银秋是1999年来到古DNA实验室的 。 20多年来脚踏实地的历练 , 让她从一名博士成长为一名具有国际声誉的专家 , 也见证了科学技术给学科带来的突破 。
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左一为崔银秋教授
“古DNA研究的重要转折点就是二代测序技术(NGS)的应用 , 解决了一代测序方法的许多局限性 , 提高了获取数据进行进化分析的能力 , ”崔银秋说 。 她打了个比方 , 一代测序好比软盘 , 能够承载的信息非常有限;而二代技术相当于移动硬盘 , 可以承载几十T的数据 。
有了数据 , 处理数据能力的进步也很关键 。 崔银秋回忆 , 实验室最早使用的是一台2万元的服务器 , 处理一个样本基因组数据就需要耗费一周的时间 。 “同样的工作 , 现在用我身后的这台机器最多只用2小时 , ”崔银秋笑着介绍实验室里“娇贵”的宝贝——服务器集群 。
这台完全国产的设备对温度、湿度都有要求 , “我们大年三十都得先来看它 , 这样才能安心回家 , ”崔银秋说 。
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图为用于处理样本基因组数据的服务器
在吉林大学考古学院11楼 , 张帆博士介绍了古DNA实验室的流程与设备 。 处理人骨、动物骨骼的设备分门别类 , 操作员必须佩戴防护装备 , 经由风淋室再进入 。 一份样品 , 在这里经过提取、扩增、测序等步骤 , 产出的数据才能供科研人员进行进一步的研究 。
去年 , 崔银秋团队在《自然-通讯》发表研究性论文 , 以黄河流域、西辽河流域及黑龙江流域为重点研究区域 , 报道了55个中国北方古代人(距今7500—1700年)的全基因组数据 , 为探讨中国文明起源、形成和发展提供了重要证据 。
蔡大伟教授则利用古代动物DNA还原丝路文化交流 , 展现丝路大通道在东西方文化交流中的更多历史细节 。 “通过对不同地区饲养的家畜进行DNA分析 , 能够准确反映地区间的文化交流活动 , 是一个展现丝绸之路的形成与发展的全新视角 , ”蔡大伟教授说 。
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吉林大学古DNA实验室科研人员工作中
1998年古DNA实验室建立以来 , 研究的地域包括新疆、甘肃、宁夏、青海、内蒙古、黑龙江、吉林、辽宁、陕西、山西、河北、河南等地区20多个遗址500多个人类遗骸样本 , 这些样本的时间跨度达6000年 。 通过对已有准确考古文化属性和遗址年代的墓葬中出土的人骨进行全基因组分析 , 科学家对整个中国北方古代人群的起源与遗传结构有了一个整体的认识 。
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吉林大学古DNA实验室科研人员工作中
考古竟还能在这些领域发挥作用
古DNA之所以提取困难 , 大体上有以下两个原因 。 一是在自然环境中 , DNA会被降解、破坏 , 这就导致古DNA基因序列片段比现代DNA更短 , 因此古DNA获取比现代DNA也要更复杂;二是外源性污染 。 在上千年的自然环境中 , 种种不可控因素都有可能导致骨骼样本被微生物、其他杂质所污染 , 又把测序难度上升了一个层级 。 但人们很难想象 , 正是这两项难点 , 却让分子考古的技术扩展到了看起来“八竿子打不到”的领域 。
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