前言

其实我们生存的地球区域，主要部分也就是地壳的表层区域。正是在这厚度不大的土层上（平均厚度17km），自然界的各种生物更迭繁衍，一代一代的人类文明也在时间这个永不停息的轴线上，你方唱罢我登场，这样不断地累积下来，在地壳表层的沉积物中，就慢慢汇集了不同年代人类文明的遗迹，以及各种动植物的遗骸（包括人类化石）。所有这些变迁的痕迹，都保存在一层一层的泥土中。可以说，地壳表层的这些沉积物，是我们地球文明的历史记忆体。

因此，考古行业也是在这片土地上做文章的，我们通过文明的遗迹分析一代代人类历史的演变，我们通过一层层土层中的动植物的变迁，去认识地球气候、动植物种类的进化繁衍。

但是随着一种技术的进步和普及——DNA分析技术，带给了我们新的技术手段，可以从新的视角，在这片土层中发现更多更丰富的信息——除了动植物遗骸外，土层中的沉积物还可能含有古老生物的DNA分子，我们利用分析技术，可以提取这些DNA分子并用于分析生活在不同年代地球的物种。

DNA技术在考古领域的新进展，为研究过去人类群体的地理分布、时间和行为提供了令人兴奋的机会。最近，科学家们利用从沉积物中提取DNA，并进行分析的技术，对西伯利亚南部的杰尼索瓦洞穴的沉积物DNA进行了分析，结果呈现了曾经生活在那里的两个现已灭绝的人类群体——尼安德特人和杰尼索瓦人的进化历史。

尼安德特穴居人复原图

从沉积物DNA中获得线索的可能性也很重要，因为人类遗骸（骨头和牙齿）很少保存在考古遗址中。相关的新研究发表在《美国国家科学院院刊》上，在微观尺度上揭示了考古沉积物中DNA的确切来源。

地球历史的密码——分布泥土中的DNA

在本次利用DNA技术对沉积物分析的研究中，从分布在欧洲、亚洲、非洲和北美的13个考古遗址收集了各类沉积物，通过树脂浸泡后提取了其中隐藏的古代DNA。利用这些不同区域的DNA分析，我们识别出多种哺乳动物的DNA，其中也包括了杰尼索瓦洞穴中的尼安德特人DNA。

这些沉积物样本一共有47个，从其中的23个中提取到了古代DNA，其中包括了来自俄罗斯、德国、法国和土耳其的样本，但没有从以色列、摩洛哥、南非或美国的遗址中采集到。

究其原因，也可能与环境条件有关。因为DNA的存活取决于环境条件的复杂相互作用，包括温度、湿度和土壤成分，因此通常在寒冷干燥的环境中保存得比在沙漠或热带地区好得多。

尽管DNA可以在有利的条件下在沉积物中保存数万年时间（也就是说我们有机会去分析更早时期的地球历史），然而，对于DNA在土层中的定位年代却是一个复杂的问题，因为它们是否可以通过水在不同深度土层之间运动，这需要深入分析，因为这个问题显然会影响我们对与时间相关的进一步分析——在考古学研究中，知道一件证据被发现的确切位置至关重要。沉积层是经过数千年才形成的，因此如果DNA分子进入更老或更年轻的沉积层，那么我们对其所处年代的估计可能会超过数千年。

开展试验确定DNA在土层间运动的可能性

为了研究DNA分子是否确实有可能通过水从一个考古层运送到另一个考古层，本项研究观察了洞穴中的沉积物样本，将树脂浸泡过的洞穴沉积物块切成薄片，用于显微成像和分析，并功地从石块中提取了DNA。

这些土块最初被收集并放置在硬化树脂中，以帮助了解考古遗址是如何形成的。但从这些样本中新发现和提取的古代DNA为探索过去的历史开辟了新的可能性。

杰尼索瓦洞穴的一块树脂浸透的沉积岩，含有骨头、石头和粪便化石

利用牙钻在沉淀物切片上钻了一个小孔，通过试验去发现含有古代DNA的粉末。在样本中，古代DNA集中在毫米大小的粉粒中。通过更好地了解DNA在沉积物中的保存位置，我们现在知道在未来的研究中应该针对哪些微观特征。

在杰尼索瓦洞穴的沉积岩块中钻孔（下图，圆圈表示样本大小），从中提取的古代哺乳动物DNA。图中5和16发现了尼安德特人的DNA。

树脂硬化的沉积物块随着时间的推移非常稳定，不太可能受到其他DNA来源的污染，例如来自当今人类的现代DNA。在世界各地的考古学储藏室中都能找到树脂浸泡过的沉积物块，为我们提供了大量未开发的关于古代人类种群和生活在它们旁边的动植物的线索。

实验室开挖

因为新冠病毒的肆虐，所以现场考古活动受到了限制，所以目前也有一个相对妥协的或者说是新的方法——也可能带来一个“科学挖掘”的新时代——在实验室内而不是野外进行相关土层的考古分析。

这一方式对取样后的沉积物块体进行详细分析可以减少前往偏远地点的需要。同时，这也是一项费用和环境成本非常高方法，在当前的大流行期间，它变得更加具有挑战性。但是，通过相关技术查明沉积物中DNA的来源将有助于我们完善对地球历史的认识，特别是对于缺乏古代骨骼和牙齿的遗址，将提供非常有用的信息。

引用

Digging deep: DNA molecules in ancient dirt offer a treasure trove of clues to our past