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我們一起在博物館教育求新求變!─2005博物館教育推廣人員研習營紀要(1)
科學與墓葬分析
 
 
 
 

 

史前館電子報第59期 2005.05.15 
   

 

科學與墓葬分析  /林秀嫚

  過去我們對史前人類的認識,多半僅止於器物或骨骼上的了解,舉例來說,博物館內陶石器或木乃伊的展示。晚近,由於科技的進展,我們已經可以進一步以各種不同的方式來了解過去的人群。

(一)X光片的檢驗

  X光片的應用非常廣泛,舉例來說,在法醫人類學中,它可以用來協助檢查任何外力造成的骨折,骨折的位置及嚴重程度,骨折的復原情形,或是用來暸解進入人體內異物(如子彈)的所在。在考古學中,可以在不破壞木乃伊的狀況下利用X光片來檢視木乃伊的器官、骨骼及牙齒。透過牙齒,考古學家可以來判定嬰幼兒或孩童的年齡,而透過骨骼的檢查來暸解木乃伊主人生前的營養吸收情形,如藉由脛骨的上哈里斯線(Harris line)存在與否,可以暸解該個體在青少年時期的營養吸收情形。除此之外,骨骼的病變也可以由X光片得知,如軟骨症(Schamall et al. 2003)。

(二)化學分析的使用

  人骨中鍶同位素(87Sr/86Sr) 和氧同位素(18O/16O)的含量(或比例)可以幫助了解一個個體來自何方。在不同環境下,人骨中的鍶同位素和氧同位素會有所不同,鍶的比例會透過食物反應,氧則經由水的吸收。其次,牙齒的琺瑯質(enamel)可以透露一個人兒童時期的生長地點,因為它在人的一生當中只會形成一次,而骨骼和牙質(dentin)可以顯示個體最近的居住地,因為它們在人的一生之中不斷生長。以Copan的Yax K'uk Mo為例,他牙質和骨骼中鍶同位素的比例顯示他最後住Copan,但他琺瑯質中的鍶同位素比例卻顯示Teorihuacan不是他的家鄉,他應來自馬雅中部的一個城市,如Tikal 或Calakm (Buikstra et al. 2003; Charles Day 2004)。

  O'connell et al. (1999)以頭髮同位素分析指出人類氮同位素( ó15N)來源的主要差異在於飲食。所有動物性蛋白質來自相同的來源(肉、蛋、奶)而有類似的同位素數值。食用蛋白質者往往有較高的氮同位素質(千分之8.6),而那些每天或經常性食用肉類或乳製品的人會有高達千分之9.2的氮同位素質。Nubian木乃伊頭髮的分析則顯示當時食用的植物類型由C3轉變為C4而使得碳同位素(ó13C)有了千分之2-4的轉變( White et al. 1994)。於希臘新石器時代,由負值的碳原素、中間差異值的碳水化合物和膠原質(Collagen)的結果顯示,該群體的飲食集中於C3的陸生資源,主要包括農業植物和某些特定的動物(Papathanasiou 2003)。

  Katzenberg等人(1993)的研究則顯示年齡與同位素氮和碳呈現了明顯的負向關聯。高度的碳同位素表示嬰兒與兒童於斷奶期食用大量玉米,而高度的氮同位素則表示母奶餵養對嬰兒餵養的關係。換句話說,嬰兒於出生時,與母親有相似的氮同位素值,於哺乳期其營養素值提高3%以上,斷奶期則降低至與成人相同數值,明顯的斷奶大致發生於2至5歲(Schurr et al. 2005)。

(三)古代DNA研究

  最早的古代DNA研究可追溯至1984年Hihuchi等人對於馬(quagga)的分析。但是因為技術上的發展尚未成熟,相關研究的進展一直很慢。這個情形一直到1998年基因複製(Polymerase Chain Reaction)的技術被運用於遺址出土標本後才有所改變。

  基本上,古代DNA的保存受當地環境的影響很大,包括土質酸鹼度、溼度等等因素。其研究與對現代遺傳學的研究是非常相似的,只是前置作業更為複雜而繁瑣,並且需要更加小心污染源可能帶來的問題(Cooper et al. 2000; Hagelberg et al. 1991; Handt et al. 1994; Handt et al. 1996; Kolman et al. 2000; Richards et al. 1993; Schmidt et al. 1995; Stoneking 1995; Thomas et al. 1997)。其前置作業包含去除表層骨骼、將骨骼磨成細粉、從骨粉中粹取基因、然後即可運用現代遺傳學的研究程序來複製和排序古代DNA以進行下一步的分析。因為古代DNA的研究屬於破壞性分析,被分析的部位會因該實驗而耗損,照片、圖片和複製品都須於分析前做好。其次,臼齒牙根是古代DNA研究中最好的樣本,其次依序為其他齒根、四肢骨(特別是大腿骨)、然後是其他部位。不過,由於牙根樣本少而有限,長骨通常為取代的對象。

  古代DNA的研究可以運用於多方面,舉例來說,提供直接的證據來測試古代與現代族群間的差異性。以復活島出土史前人骨的研究為例,Hagelberg等人(1993, 1994)的分析顯示,當地史前人類的基因中包含典型現代玻里尼西亞人(Polynesians)的粒線體DNA(mitochondrial DNA)的基因群組(marker)。這個基因群組涵蓋粒線體DNA的九鹼基缺乏型(9-bp deletion)與控制區(control region)的三個多變體(polymorphism)。前者分布由台灣經菲律賓至玻里尼西亞漸增;後者於現代玻里尼西亞人中的比例相當高,又被稱為玻里尼西亞主體(Polynesian motif)。於南太平洋與亞洲的研究顯示,該主體乃源自東南亞島群,並沿新幾內亞北岸殖民。

  動植物皆可做為分析的對象。以太平洋出土鼠骨(Rattus exulans)的研究為例,這種太平洋鼠類於史前往往被視為一種食物,所以通常會與人類一起移動,因此它們可以被用於追蹤人類的遷移活動。Matisoo-Smith等人(2004)的研究更指出,這種鼠類的活動與Lapita文化叢的擴散相關,換句話說,它佐證南島語族遷移的動向極為複雜,並非單一起源說可以說明清楚的。如果史前出土遺物的出土保存狀況良好,骨骼分析也於可以做出男女性能的判定。Stone等人(1993)運用二十具美國伊利諾州中西部一個距今七百多年(A.D. 1300)的史前遺址(Norris Farm #36 cemetery)出土人骨進行性別判定,其中十九具可決定其性別,其成功率高達95%。由於古代基因的研究發展愈來愈進步,其技術可以運用於刑事案件的鑑定。舉例來說,Gill等人(1995)分析現代蘇俄皇室家族與俄國中部一處早期亂葬崗的結果,證明Anna Anderson和Franzisca Schanzkowska 是同一人。

引用書目

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(本文作者為史前館研究典藏組研究助理)