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科研动态 | 古蛋白质组学提供中国境内最早的灰雁利用分子证据

  • 图文/齐彬杰 审核/杨益民
  • 创建时间: 2025-09-05
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        蛋壳是考古遗址中常见的动物遗存,常与丧葬习俗和社会发展相关,其种属鉴定在考古研究中具有重要意义。然而,由于碎片体量较小,形态学方法难以准确识别其种类。尽管中国遗址出土了大量鸟类遗存,但蛋壳研究仍显不足。以鹅蛋壳为例,迄今尚未建立可区分不同家鹅蛋壳的蛋白质组学方法。

        近期,中国科学院大学人文学院考古学与人类学系、中国科学院古脊椎动物与古人类研究所与西北大学等单位合作,开展鹅蛋壳蛋白质的氨基酸测序研究。研究以现代家养鸿雁(Anser cygnoides,俗称中国鹅)和灰雁(Anser anser,俗称欧洲鹅)蛋壳为对象,结合基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF MS)与液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS),对壳基质蛋白进行系统分析,首次在国际上建立了可区分鸿雁与灰雁的ZooMS(基于质谱的动物考古学,Zooarchaeology by Mass Spectrometry)标准和物种特异性氨基酸位点区分方法,并成功应用于陕西旬邑西头遗址出土蛋壳。研究成果以“Differentiating Goose Eggshells through Proteomics: A Case Study from Xitou, North China”为题,发表于国际蛋白质组学权威期刊《Journal of Proteomics》;该文章的第一作者为中国科学院大学博士生齐彬杰,培养单位为中国科学院大学人文学院。

        研究首先对现代家养鸿雁蛋与灰雁蛋进行LC-MS/MS分析,在14种壳蛋白中识别出7个灰雁特异性氨基酸位点,均分布于基质细胞外磷酸糖蛋白(MEPE蛋白)。结合这些位点的分布,并比对MALDI-TOF分析中检测到的潜在肽段标志物(m/z),结果显示m/z 1655.9、1722.8和3003.5可作为雁属(Anser sp.)特征标志物,而m/z 1889.9和2591.2仅在灰雁中检测到,可作为可靠的种级肽段标志物(图1)。

图1 现代鹅蛋壳MALDI-TOF-MS谱图中的共有与特有m/z肽段。

        利用建立的鹅蛋壳区分方法,研究进一步对古代蛋壳进行种属鉴定。本次分析的蛋壳碎片出土于西头遗址M99号墓棺椁中央的漆盘中(图2A)。其中三片体量较大的碎片(图2B)被选作研究对象。根据随葬品年代推断,这些蛋壳年代为西周早中期。

图2 M99号墓出土的漆盘(A)及随葬的蛋壳碎片(B)。

        首先通过MALDI分析检测到3个雁属肽段标志物,分别为m/z 1372.5、1528.7和1722.8,但未发现灰雁特异性标志肽m/z 1889.9和2591.2(图3)。进一步结合LC-MS/MS数据,在MEPE蛋白中识别出6个灰雁氨基酸特异位点,据此将西头蛋壳碎片鉴定为灰雁蛋。

图3 蛋壳的典型MALDI质谱图(A:考古样品XTES1;B:现代家养鸿雁蛋壳;C:现代家养灰雁蛋壳)。(C)中的红色星标表示灰雁的特异性标志肽。

        为探讨西头遗址出土鹅类是否受到人类管理,研究结合碳酸盐稳定碳同位素分析与蛋壳厚度比对。结果显示,蛋壳无机碳同位素数据表明鹅的饮食主要以C3植物为主,符合水禽典型草食性习性;而蛋壳厚度结果(图4)显示,西头蛋壳平均厚度与现代家养灰雁接近,且明显大于家养鸿雁。这一结果与蛋白质组学物种鉴定结果一致。进一步与已发表的家养灰雁和野生灰雁数据对比,表明西头蛋壳最可能来源于家养灰雁。据此推测,西头先民在自然环境中饲养了这些灰雁,使其能够自由摄取C3植物,体现了古人对当地生态与自然资源的利用。

图4 蛋壳碎片的厚度测量结果。(A)本研究中对西头蛋壳(n=8,n表示测量的碎片数量)、灰雁蛋壳(n=9)和鸿雁蛋壳(n=9)的平均厚度及标准差;家养灰雁鹅和野生灰雁蛋壳的厚度数据引自Sidell,1993。(B–D)分别为西头蛋壳、灰雁和鸿雁蛋壳碎片的显微图像。

        已有研究指出,中国鹅和欧洲鹅分别由鸿雁和灰雁驯化而来。如今,这两种家养谱系已被广泛饲养,但二者之间存在一定杂交现象。因此,鉴定蛋壳的物种归属,对于理解古代鹅的驯化与利用具有重要意义。传统观点认为中国家鹅起源于鸿雁,而本研究提出了另一种可能。综合分析显示,西头遗址出土的蛋壳极可能来自家养灰雁,这是目前中国境内关于灰雁存在与利用的最早分子证据。这提示西周中早期的家鹅可能源于灰雁谱系,与殷墟、周代出土玉鹅的形态学特征一致,对于探讨中国境内家鹅的起源具有重要意义。而鸿雁的驯化历史尚不明确,但随着本研究建立的蛋壳ZooMS标准和氨基酸特异位点的应用,未来或可通过更多考古证据加以澄清。

        在中国社会中,鹅一直被视为重要的文化符号。西头遗址出土的鹅蛋或许不仅是食物供品,更可能承载着祈愿生命延续、守护亡灵安息的象征意义。总之,鹅蛋作为随葬品,凸显了其在仪式与文化框架下所具有的多重象征角色。