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前言   寄生物考古學是近30年來興起的一門科技考古的分支學科,它以考古中發現的寄生蟲遺存為研究對象,通過還原古代寄生蟲感染的流行分布,結合其他考古信息,了解當時影響寄生蟲感染的各種因素,如人群交流、遷徙、水資源、生業模式、社會階層、自然環境、醫藥衛生等等,考察古人或與人相關的動物的寄生蟲感染狀況,以及人類行為、自然社會環境和寄生蟲感染之間的關系等,從而達到研究人類歷史的目的。其歷史可以追溯到上世紀初,埃及的馬克•阿曼德•魯福爾(MarcArmandRuffer)首次在埃及木乃伊中發現埃及血吸蟲卵[1]。經過數十年的積累,20世紀80年代寄生物考古在理論上和技術上得到突破,成為國際考古研究關注的熱點之一。國外的古寄生物學家們從原來僅僅找尋鑒定古寄生蟲卵發展為利用古寄生物資料解釋古代人類的生存環境及生活習性等。在南美洲,巴西寄生物考古學家主要關注的是舊大陸和新大陸前哥倫布時代寄生蟲病的存在,以及由古寄生蟲數據而獲得的史前人類遷徙現象。   在北美,寄生物考古學家的視角不同,他們出身考古,與生物學家合作,從人類飲食、生態學和文化復雜性來討論寄生蟲遺存。隨著研究領域拓展,寄生蟲遺存資料被用來理清史前數千年人類的文化進程。在歐洲,寄生物考古有最長的歷史,古尸和中世紀廁所堆積中寄生蟲遺存的發現常有報道。20世紀80年代,環境考古學在英國出現,這個與英國寄生蟲考古的學科定位有很大的影響。參與寄生蟲遺存研究的通常包括植物學家、軟體動物學家、孢粉學家、昆蟲學家、寄生蟲學家和其他專家,他們從環境和人類行為上來解釋寄生蟲遺存。分子生物學技術也被引進到寄生物考古中來。2001年,法國人奧迪爾•洛雷耶(OdileLoreille)等從比利時中世紀那慕爾(Namur)遺址發現蛔蟲卵中提取出線粒體基因片斷[2],是寄生物考古的又一大進展。   我國從1956年開始就有了對考古材料中寄生物遺存的研究:中山醫學院在2具明代干尸腸內發現華枝睪吸蟲卵、姜片吸蟲卵、鞭蟲卵及蛔蟲卵[3],湖南醫學院在1972年出土的長沙馬王堆1號漢墓古尸中發現鞭蟲、蟯蟲和血吸蟲卵[4]。此后也時常有零星的在古尸中發現寄生蟲卵的報道。這是考古學與醫學相結合的產物,但都僅限于對古尸寄生物學的分析鑒定,并沒有深入探討其中包含的考古學意義,尤其是未能關注環境方面的相關信息。而且這種結合是偶然性的,雖然有學者曾著文介紹過這一學科和其研究方法[5],但并未開展深入系統的實驗研究,這對于我國此類豐富的考古資源是極大的浪費。因此開展寄生物考古研究在我國有著相當重要的意義和緊迫性。   國外寄生物考古多以糞化石、廁所堆積和古尸為材料,這些材料在我國考古遺址中很少發現,而另一種極有潛力的寄生物考古材料———墓葬腹土,卻非常豐富。鑒于此,張居中2001年在國內首次提出以墓葬腹土為材料來開展寄生物考古研究。但國外極少有對腹土寄生物研究的報道,沒有成熟的研究方法可資借鑒,這就需要對分析方法進行探索。本課題組經過對舞陽賈湖[6]、靈寶西坡[7]遺址腹土樣品的系列研究,總結經驗,在2010年對新鄭龍湖興田遺址[8]采集腹土樣品分析時,摸索出一套高效實用的分析方法。分析方法包括樣品的采集、處理和觀察鑒定等方面。近幾年來,還有學者對湖南城頭山遺址文化層土樣進行過寄生蟲分析,并發現有鞭蟲卵[9],但未見試驗方法的報道。下面將介紹我們的腹土寄生物考古分析技術的探索過程、經驗以及部分實驗結果,以期引起同行對這一新興研究方向的關注。   一、墓葬腹土的取樣方法   墓葬腹土,顧名思義,是指墓葬中墓主腹部位置的填土。墓主下葬后,其腹部內臟慢慢腐爛降解,最后沉積在盆腔和腹腔的骨骼表面及其周圍的填土中,這部分土樣里含有大量的人體遺留物。我們把這部分位于人體腹部的墓葬填土稱作腹土,范圍從肋骨下緣至恥骨聯合處。腹土中可能含有墓主生前未消化的食物殘渣、孢粉、植硅石、寄生蟲卵等,蘊含豐富的考古學信息。在國外,對腹土的研究主要集中于孢粉以及食物遺存的研究。在孢粉學研究中,也常能提取到寄生蟲卵。美國學者卡爾•萊茵哈德(ReinhardK.J)在對一座阿納薩齊(anasazi)人墓葬人骨骨盆處土壤進行食譜分析時,提出了骨盆作為下消化道內容物腐爛后的容器,此處土樣有很高的研究價值,并強調對照樣品的重要性[10]。但以腹土為材料做寄生蟲考古的報道非常少,德國學者迪特馬爾等人(KDittmar)2003年在德國薩勒—溫斯圖特河谷(Saale-UnstrutVal-ley)的一個4500年前的遺址墓葬區集中采集其中一個人骨骨盆處的土樣,進行分析后發現了肝吸蟲卵和毛細線蟲屬的蟲卵[11]。阿根廷的馬丁•福加扎(MartínH.Fugassa)等學者2008年對一具來自南美南巴塔哥尼亞(SouthPatagoria)墓葬的骨架進行寄生蟲考古分析,從中發現了毛細線蟲卵和蛔蟲卵[12]。除此二者,腹土寄生蟲考古的報道非常少見。腹土的研究報道少,采樣方法也沒有定論。格雷戈里•伯格(GregoryE•Berg)對位于美國亞利桑那州南部和丹麥的兩個墓葬群進行腹土的孢粉學研究,每個墓葬取3個樣。骶骨孔和骶骨表面和髂骨表面的土樣,以及一個來自四肢骨的對照樣。實驗結果證明了萊茵哈德的設想,即骶骨樣中含有豐富的腹部內容物(食物殘留和孢粉等)[13]。但他未對腹土樣品進行過寄生物考古研究。結合文獻和人體解剖學構造,筆者認為,進行寄生蟲考古研究的腹土樣品,應當取自骨盆處骨骼表面,包括骶骨表面和髂骨表面的薄層土樣,取樣位置應固定標準以保證一致性。取樣的位置不同,含有的蟲卵量也不同。寄生蟲雌體排出蟲卵,經過腸道的蠕動,蟲卵慢慢地分散到糞便里,越到消化道末端,蟲卵分布越均勻,對于蟲卵檢測越有利。從人體內臟結構來看,直腸從人體腹腔右下往上,然后在肝下方往左行,到達腹腔左邊后往下延伸,最后聯接肛門。因此,腸道內容物中蟲卵在三個取樣位置的分散程度應該是骶骨樣大于左髂骨樣,右髂骨樣最低,采集時也應該以這樣的優先度來選擇取樣位置。研究價值最高的是骶骨表面樣品,但骶骨是墓葬中很難保存的骨骼,筆者在采樣過程中發現,有些墓葬的骨架保存得非常好,唯獨找不到骶骨。這種情況下只能采集髂骨上的樣品,作為骶骨樣的參考。   以上都是仰身直肢葬的采樣方式,在某些特殊葬式的骨架中,樣品采集位置還需要根據實際情況來判斷。作為空白對照的土樣應取自四肢骨表面,這些土樣同樣取自骨骼表面,相對腹土樣有可比性,而且在埋藏過程中不會受到腹部內容物的影響。以我們的實驗經驗來看,如果能精確地采集骨盆處骨骼表面的薄層土樣,1克的樣品量就可以滿足寄生物考古分析的要求,過多的采集量不僅無助于蟲卵的檢出,還會降低墓葬間樣品的可比性。考慮到各種可能影響實驗結果的因素,我們建議腹土取樣主要采集盆腔內骨骼表面土樣,在骨架清理至腰部即可開始,具體步驟如下。1•先取對照樣品:在下肢骨表面取土,1~2毫升即可。2•盆腔內取樣:腹部內容物腐敗沉降至髂骨、骶骨上,故應采集緊貼骨面的薄層土樣,厚不應超過0•5厘米,越薄越好。樣品采集點優先度依次為:骶骨、左側髂骨、右側髂骨。條件許可的情況下,應首先采集優先度大的樣品。3•髂骨上采集:先清理出髂骨邊緣,以便控制留存土樣的厚度,用采樣匙刮至合適的厚度(小于0•5厘米)后,換用藥匙刮取髂骨骨面,每份約4~5克即可。裝于15毫升旋蓋離心管中,用封口膜密封。4•骶骨上采集:骶骨樣在繪圖拍照完畢后起取骨架的時候再采集。最好是能夠整體起取骶骨,再進行取樣,刮取骶骨表面土樣及錐孔內土樣1~2克即可。如果骶骨保存條件較差,無法整取,則應先將盆骨起取,再按髂骨表面取樣方式采集。我們認為應刮取骶骨上的薄層土樣,但對“薄層”每個人都有不同的理解。取樣位置、取樣量的不同,有可能影響最后實驗檢出的結果。為了保證樣品之間的可比性,可以進一步做計量統計分析。筆者認為,一個遺址內所有的樣品應由同一人親手采集,這樣才能保證在樣品采集上做到一致性。取樣時避免裸手操作,應佩戴一次性手套。采樣前注意保持取樣匙的清潔,對照樣品與腹土樣品所用藥匙應分開,每采集一座墓葬后應用衛生紙清潔,再用酒精棉球擦拭。一方面防止墓葬間土樣的交叉污染,一方面對于土壤中的一些有可能影響蟲卵保存的真菌(如食線蟲真菌等)有抑制作用。最理想的采樣時間應該是骨架剛揭露出來時,若不能及時采樣,應當用不透光的材料遮蔽,防止表層土過度失水。#p#分頁標題#e#   二、腹土樣的處理方法   土樣的處理是寄生物考古最關鍵的步驟,它關系到寄生蟲遺存檢測的結果和可信度。國際上,寄生物考古研究的主要樣品處理方法為水化后直接觀察法。即用磷酸三鈉等分散劑將樣品分散在液相中,然后不做處理直接制片觀察。這種方法的好處是不加入處理步驟,樣品中寄生蟲遺存受到的影響最小,缺點是背景高,工作量大而且不易觀察,容易漏檢。但國外主流研究材料是糞化石和糞土堆積,糞化石通常樣品數少,對檢測方法的時間效率要求不高,而糞土堆積的蟲卵密度很大,不存在觀察上的困難。因此國外大多數研究以這種方法為主,偶爾有報道采用了重液如硫酸鋅等來富集蟲卵的方法。在我們對賈湖和西坡遺址腹土研究時發現情況與國外不甚一致。一開始采用直接水化后鏡檢的方法,發現背景太高,難以觀察其中的生物微觀遺存;隨后根據現代寄生蟲卵大小都在25微米到200微米范圍內,采用分級過篩的方法,除去粒度大于250微米、小于20微米的土壤顆粒,但背景仍然很高。而且腹土中蟲卵濃度很低,水化后很難直接觀察到蟲卵,耗費的工作量很大,通常一個樣品要制數百個片子。這樣對于一些樣品量大的墓葬群來說,水化直接觀察的方法是很不合適的。國外報道的用重液漂浮起蟲卵來富集的方法在腹土樣品上也不實用,我們在西坡和賈湖的實驗中也嘗試用重液來懸浮蟲卵,分別采用了比重為1•38的硝酸鈉溶液和1•4的硫酸鋅溶液,在重液水化樣品后分層得到的液相中,沒有發現蟲卵。因此我們認為,必須發展一套適用于腹土材料的蟲卵富集方法。加拿大麥克馬斯特大學的郎達•巴瑟斯特(RhondaR.Bathurst)在2005年對加拿大太平洋沿岸貝丘遺址鉆孔土樣進行寄生蟲考古時,也無法應用漂浮法提取到蟲卵。他嘗試了多種方法,發現還是以沉淀法收集最理想:將水化樣品直接離心,吸取沉淀的最表面一層,制片觀察,在其中發現了裂頭絳蟲等蟲卵[14]。他認為離心的介質采用磷酸三鈉溶液或水對結果沒有影響,吸取的沉淀最表面一層分層明顯,肉眼可以辨識,不同的樣品其厚度也不一樣。參考巴瑟斯特的做法,我們對龍湖興田遺址腹土樣品進行摸索。筆者嘗試采用了多種離心介質,觀察離心后各組中蟲卵的分布情況。經實驗,能夠確認使用水作為離心介質不能懸浮蟲卵,也不能像巴瑟斯特所說的那樣使蟲卵處于沉淀最上層;使用比重2的氯化銫溶液為介質作密度離心,不能使蟲卵懸浮在液相中,但可能因改變了蟲卵的沉降系數,使其分布在沉淀表層,可以通過搖動懸浮加以收集。現代鉤蟲卵在臨床醫學中可以用比重為1•2的硫酸鋅溶液漂浮法輕易檢測出來。但在考古材料中,即使是2的氯化銫重液也不能使其漂浮,說明在埋藏過程中,其比重發生了變化。至此,蟲卵在重液離心后的分布位置已被摸索清楚,筆者設計了對應的提取方案。1•每份樣品稱取1克,置于15毫升旋蓋離心管中,加入0•5%磷酸三鈉溶液4毫升。在搖床上搖動處理48小時,使土壤顆粒分散水化。2•將水化后樣品倒入50毫升燒杯中,快速搖動,使其均勻懸浮后停5秒鐘,重而大的顆粒迅速沉淀,小而輕的顆粒仍懸浮在液相中。將上層液體倒回離心管,燒杯中加水再搖動,停5秒后液相倒入離心管,重復至離心管中液體達到10毫升。3•離心管在水平離心機中以每分鐘3000轉的速度離心3分鐘,上層液相為懸浮液,成分為粒度在5微米以下的粘土礦物顆粒。棄去上層液相,再加水至10毫升,每分鐘3000轉離心3分鐘,重復至液相澄清。4•棄去液相后加入2毫升比重為2的氯化銫重液,震蕩均勻后以每分鐘1500轉離心3分鐘,取出后見沉淀部分明顯分層。5•輕輕搖動離心管,使沉淀最上層部分搖起懸浮,吸取液相入新離心管中,加水稀釋使比重接近1。6•每分鐘3000轉離心5分鐘,棄去上清,用水洗沉淀2次。視沉淀量大小加入50%甘油溶液,均勻后制片于顯微鏡下觀察。此方案通過用重液離心沉淀來富集蟲卵,使檢測的效率大大提高,特別是在對墓葬群這種樣品數量很多的情況下,能快速有效地進行寄生蟲考古分析,在很大程度上降低背景的影響,只要能充分地水化分散樣品,可以應用于各種性質的土樣。   三、蟲卵鑒定方法的探索   考古材料中寄生蟲卵遺存的鑒定,主要是用現代寄生蟲卵做為參照,從形態特征上進行判斷。但是在不同埋藏條件下,蟲卵的特征結構不一定能保存下來并被我們觀察到,這就對蟲卵的鑒定造成影響。在實際觀察中,我們經常發現這樣的情況,一些生物遺存與某種寄生蟲卵有部分相似,但特征不明顯不足以確認。國際上寄生物考古研究中通常將這些形態上不能確認種類的情況歸為無法鑒定或者不予提及。我們認為,對這些特征不明顯的蟲卵類似物的鑒定,有很重要的意義,它有可能不是蟲卵,也有可能是某種蟲卵降解后的產物,或者是某種蟲卵進化過程中的始祖形態。鑒定疑似物最理想的方法是提取分析其DNA分子,但是現階段,分子生物學技術在考古上的應用還不成熟,難以應用到蟲卵種類鑒定上,我們希望能開發出簡便可行的新方法。在靈寶西坡遺址腹土的寄生物考古研究中,我們探索了對蟲卵疑似物鑒定的方法,對絳蟲卵疑似物采用模擬實驗、掃描電鏡、X射線熒光分析等方法進行分析,其中X射線熒光分析生物遺存表面元素組成的方法有一定的可行性。不同種類的蟲卵,卵殼結構差異巨大,特征性強,雖然古代蟲卵在宏觀形態上和現代蟲卵可能不一樣,但在微觀結構上可能還是保留了可以鑒定的特征。對蟲卵的卵殼斷面進行掃描電鏡觀察,應該能夠找到這些特征。但是腹土中蟲卵數量少,對其進行固定切片以觀察斷面并不容易實現,我們推測,卵殼結構上的差異可能會體現在其元素組成上,幾丁質、脂類、蛋白等組分的不同,可能會使各種蟲卵具有各自特異的元素組成曲線,掃描電鏡下以X射線熒光法獲取指定區域的元素組成是很方便的。因此我們嘗試對現代蟲卵、疑似物和植物花粉進行表面元素分析,結果顯示它們的元素曲線圖可以明顯地區分開來[15]。但是要想使用這種方法來進行蟲卵鑒定還必須做很多的工作,至少應建立起一個現代蟲卵樣品表面元素組成的數據庫。以表面元素組成來鑒定蟲卵的設想有較高的可行性和應用前景,值得在今后的工作中繼續探索。目前對于樣品數量多的遺址,考古遺存中的寄生蟲卵鑒定還應以比對外觀形態特征的方法為主。   四、腹土實驗結果   如前所述,通過舞陽賈湖和靈寶西坡遺址腹土寄生物考古研究的經驗總結,在對龍湖興田遺址腹土進行預實驗過程中,我們建立起腹土樣品中蟲卵富集提取的方法,以這一技術對采集自龍湖興田遺址的29個墓葬腹土骶骨樣品進行實驗分析,證明了這一技術的實用性和高效性。在29個骶骨樣品中,只有M93發現了69粒鉤蟲卵(圖一)。可以看到腹土發現的蟲卵特征明顯,很容易鑒定。長度在60~70微米之間,寬為35~45微米,卵殼很薄,在胚胎和卵殼之間有特異的透明區,這是鑒定鉤蟲卵的特征標準。這些鉤蟲卵的胚胎結構已經降解,但還能隱約看到輪廓,從胚胎輪廓上可以大致了解到其發育程度。鉤蟲是一種分布非常廣泛的人體寄生蟲,其感染力和保蟲能力是非常強的,在鉤蟲病流行區,感染率相當高。河南省1988~1992年對全省城鄉居民的寄生蟲感染抽樣調查表明,鉤蟲感染率平均為20•8%。盆地和平原地形的感染率最高,可達38%;西北山地感染率最低,也達到7•1%[16]。龍湖興田遺址處于新鄭市龍湖鎮境內。新鄭市為山地向平原過渡的地貌類型,是現代鉤蟲病流行區。在遺址中采集的29個墓葬腹土樣品,卻只有1份發現了鉤蟲卵,而且數目較多,這個現象值得思考。此次采集的樣品精確定位在骶骨表面,只刮取附著于骨面的薄層土樣1~2克,保證了墓葬之間樣品的可比性。以下肢骨表面處的土樣作為對照,在對照土樣中未發現蟲卵,這樣便可排除來自填土干擾的可能性。因此,本次實驗結果是可靠的。分析這一實驗結果,當時本地應沒有鉤蟲病的流行分布,發生如此低的鉤蟲感染率,最有可能的是M93的墓主從外地遷徙而來。遺址地勢東高西低,東邊為山坡,西臨低谷,東區為墓葬區,西區是遺址區,二者并不屬于同一時代。墓葬區處于春秋晚期到戰國中期之間,沒有發現其對應的居住區,因此也無法分析當時墓主所處的自然環境。但可以肯定的是,墓主的生產生活方式和所處的小環境不適合鉤蟲的傳播擴散。鉤蟲的壽命比較長,國外醫學界報道過對患者的蟲卵的周期性觀察。志愿者經皮接觸三個蚴蟲后產生美洲鉤蟲病,并進行了為期18年的觀察,最久的感染記錄是15年[17]。十二指腸鉤蟲的壽命要短一些,在7年左右。據此我們推測,M93的墓主應該是來自一個鉤蟲病流行的區域,在他感染鉤蟲病后直到死亡前的某個時間來到此處,由于此地的小環境不利于鉤蟲的傳播,鉤蟲無法完成生活史并感染他人,墓主作為當地惟一一個鉤蟲攜帶者直至死亡。#p#分頁標題#e#   結論   本文論述了以墓葬腹土開展寄生蟲考古工作的探索過程和成果,在幾個遺址特別是龍湖興田遺址的腹土研究中獲得許多重要考古學信息。這可為今后系統開展寄生蟲考古工作提供理論和實驗參考。我們選擇國內最豐富的寄生蟲考古材料———墓葬腹土來進行寄生物考古研究的嘗試。墓葬腹土在國外很少用于寄生蟲考古,其他材料的研究方法經試驗發現并不適用于腹土,因此首先要墓葬腹土寄生蟲考古的分析方法。總結舞陽賈湖、靈寶西坡的研究經驗后,在分析龍湖興田遺址墓葬腹土時,對腹土寄生蟲卵的埋藏學、實驗樣品中的分布等進行探討,建立起一套實用而高效的寄生物考古樣品分析方法。腹土樣品的采集范圍應集中于墓葬骨架骨盆處的骨骼表面,我們建議應以骶骨表面樣本為主,還應采取措施保證樣品不受污染,同時保證取樣位置的一致性。腹土樣品中蟲卵濃度小,需經過富集處理過程,在以比重2氯化銫重液為介質的離心過程后,蟲卵處于沉淀最上層,收集此部分沉淀可達到富集的目的。以此方法,能簡便快速地對腹土樣品中蟲卵進行分析。考古遺存中的寄生蟲卵鑒定還應以比對外觀形態特征的方法為主,但對于僅通過外觀形態特征難以鑒別的鏡檢對象,X射線熒光法掃描表面元素組成的辦法還是有一定可行性的。