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考古中的骨骼作用:確定性別年齡提取DNA

來源:本站原創 2010-01-19 13:24:30

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  近日,河南省安陽縣安豐鄉西高穴村的一處東漢大墓的搶救性挖掘成了坊間熱議的話題,原因在于大墓主人很有可能是三國時期的梟雄曹操。考古學家給出的證據之一就是他們從骨骼中推斷出墓中一具遺骸系男性且死亡年齡大約是60歲,這與曹操66歲的享年十分相近。那么人們是如何從骨骼中找到確定性別、年齡等信息的線索呢?

  此次挖掘中,除了疑似曹操的骨骸外,專家還發現了兩具合葬的女性骨骸。在考古和法醫鑒識中,利用骨骼判斷性別的方法很多,總體上可分為兩類:對比觀察法和儀器測量法。

  前者是指用肉眼觀察骨骼的形態差異來判定性別。一般而言,男性骨骼比較粗大,表面粗糙、肌肉附著處的突起明顯,骨密質較厚,骨質重;而女性骨骼比較細弱,骨面光滑,骨質較輕。不過長期從事體力活動的婦女,其骨骼與男性無顯著差異。這時可以通過骨盆來判別,由于女性承擔了生育的任務,因此骨盆上口的尺寸(骨盆內部尺寸)要大一些。這種差異自胎兒期就已呈現出來,性成熟后更加明顯。除此之外,顱骨、胸骨、鎖骨、肩胛骨以及四肢長骨等也存在一定的性別差異。

  后者是指使用骨骼測量儀對遺骸的長、寬、高、角度及厚度進行測量。將所得數據與男性均值及女性均值相比較;或依據相應的數學手段,將數據代入回歸函數中計算。進而判斷性別。

  在鑒定墓中人的身份時,年齡也是一個重要線索。這一點骨骼也能告訴我們答案,不過鑒于營養、健康狀態、地理環境及性別等諸多因素都會對骨骼的形態產生影響,因此從骨骼出發鑒定年齡時,往往要采用多種方法互相印證,以提高結果的準確性。

  不少骨骼特征——如骨化中心的出現和骨骺的愈合狀況——會隨著年齡的增長呈現規律性的變化。比如30~40歲時,肋軟骨骨化中心增多,胸骨柄與胸骨體出現愈合,40~50歲時,胸骨體與劍突愈合,喉和肋軟骨開始固化,到了60歲以上,全身軟骨都會發生骨化。

  對于成年骨骸的年齡鑒定,通過觀察比較骨骼的形態學變化更為常用。兒童期時,骨組織有機質的成分較多,使得骨骼的韌性大,硬度小。到了成年期,無機質的比例漸漸升高,約占70%,這時的骨骼不但堅硬,而且彈性韌性都很良好,時至老年期,無機成分進一步升高,骨骼變得更脆,同時在骨質增生和吸收的作用下,骨骼的形態也發生了相應的改變。

  推測成年期及以后的骨骸的年齡時,觀察恥骨聯合面是最佳方法之一。以此處的骨骼特征推斷年齡,誤差可控制在5年之內,倘若死亡年齡在20~40歲之間的話,誤差甚至可以縮窄至兩年左右。隨著技術的進步,借助數量化模型的手段來分析恥骨聯合面的年齡特征還可以讓結果更加準確。此外胸骨也具備隨年齡增長而規律性變化的特點,據此推斷年齡的準確性僅次于恥骨聯合面。

  在考古挖掘中,顱骨一般保存相對完好,因此從這里也能找到不少鑒別年齡的線索。顱骨是由29塊骨骼組成的結構,除下頜骨外,其他顱骨間均以骨縫相連。這些微小縫隙的存在允許顱骨可以微量滑動。雖然大部分顱骨骨縫的愈合速度在個體之間差異較大,但依然能為年齡的劃分提供寶貴的信息。比如顱骨基底縫的愈合時間相對比較穩定,一般在20~25歲,通過觀察基底縫的融合情況可以判斷骨骼主人是否為成年人。當人步入老年期(50~60歲)后,骨縫發生完全融合并消。因此綜合這些信息,有經驗的考古專家拿到一具顱骨時,僅憑肉眼就可以大致判斷出顱骨主人死亡所處的年齡段。

  當然,想要確定高穴大墓中的骨骸是否為曹操,僅憑性別年齡遠遠不夠,還需要許多其他的旁證。事實上,以骨骼為材料,人們還可以從中提取出鑒定某人身份的DNA信息。自上世紀80年代以來,科學家分別從古人類化石、古牙齒、陳舊骨骼中成功提取到了DNA。以骨骼為例,這里致密堅硬的組織大大減緩了環境因素和微生物對組織結構的破壞,為DNA的保存提供較為理想的場所。另外骨骼中存在的羥基磷灰石對DNA具有吸附作用,這進一步延緩了DNA的降解過程。相信從疑似曹操的骨骸中提取到DNA并非什么難事,至于是與曹氏后人進行DNA比對,還是與曹植墓中提取到的DNA進行一次穿越千年的“親子鑒定”,這就有待考古學家的仔細考量了。

 

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