浅析牙结石考古的优劣性

王晓婷

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摘 要:牙齿是人类体内最为坚硬且最易保存的组织,牙结石作为附着在牙釉质上的矿化牙菌斑,因其包裹有人类进食的纤维、植硅体、淀粉粒等物质,所以牙结石承载着千年的记忆,记录着众多的潜在信息,可为考古学研究另辟蹊径,可为探究古环境提供良好素材。本文主要简述牙结石考古的重要性和局限性。

关键词:牙结石考古 古人类食谱 优劣性 20 60

世纪 年代,在新考古学思潮的影响之下,人们逐渐认识到材料应该作为理论解释的基础,因此,许多新的技术手段被用于考古学研究

20 70中,对于牙结石的研究也慢慢开始。而 世纪年代以来,考古学界逐渐将视野从自然科学研究转到牙结石反映的考古学信息上来。20 90

世纪 年代后,牙结石成为考古学研究的重要手段之一。21世纪以来,牙结石考古进入黄金时期,研究手段不断创新,通过对考古发掘中出土的古人类牙齿以及牙结石进行化学成分分析,即测定稳定同位素比值和微量元素含量,便可为研究人类食物结构、生活方式、人口迁移模式以及生存环境等多方面信息提供有力支撑。

一、牙结石考古的重要性

牙结石又称牙石,开始是乳白色的软垢,因人类进食、呼吸而逐渐钙化变硬附着在牙齿上。其产生原因有三个,一是唾液中的二氧化碳浓度降低,促使无机盐沉淀于牙齿表面上。二是由于退化细胞的磷酸盐酵素使有机磷水解产生磷沉淀于牙齿表面而形成。三是由于细菌使唾液的酸碱值升高而呈碱性,造成唾液中的蛋白质分解,放出钙盐,

[1]。

沉淀于牙齿表面上而成

对于牙结石的研究可以很大程度上推动考古学研究,原因有以下几点。

牙结石的形成条件。古人一系列牙齿疾病问题如龋齿、牙结石的“大爆发”开始于新石器时代。这是因为人类由狩猎生活逐渐过渡到稳定的农耕生活,人们更多地食用高淀粉含量的食物,食物残渣未经良好清理后留在牙齿表面,很容易产生菌 斑而导致牙齿问题。这说明对于牙结石的研究可以极大拓宽考古学家们对古代食谱信息获取的渠道。不仅如此,微生物细菌等是影响人类健康的一

DNA大因素,古生代牙结石中的微生物 记载着数百或数千年前死亡的个体体内细菌群落的信息,而这可以反映出古时物种生存和演变等规律信息。

牙结石较容易获得。从材料获取的难易程度上来说,由于牙结石自身性质致使其与其他物质相比更容易保存,因此,在一众考古学材料中更易获得。牙结石对考古学的特殊意义在于矿化的牙结石能够较好地在地层中保存下来,这也就为当时人们进食的特别是淀粉粒、植硅体提供了很好的保存介质,也就是说,这些古代物质受到的污染远小于其他遗物遗存。

牙结石在一定程度上可以反映一个人在一个时间段内的食物构成。我们在遗址中也会发现古代食物,例如喇家遗址出土的面条、马王堆汉墓辛追夫人腹部的香瓜子,又或是遗址中的容器上提取出来的食物残留等等,但是这些遗存只能代表此人死亡之前相当短的时间内进食或受一些习俗影响所需要的食物。而牙结石则不同,它的形成并非一日之功,是贯穿人的一生,因而能提供比其他考古学遗存更加广泛的饮食纪录。即使是在人的咀嚼或其他口腔活动中牙结石有所脱落,但正因为它形成需要一定时间,所以总的来说牙结石代表的时间范围更长。

牙结石作为牙齿的附属组织,并非是人类牙齿系统的一部分,因此牙结石的提取对牙齿破坏性较小,进而不会使牙齿本身携带的考古学信息

丧失影响研究,例如牙齿的磨损微痕、牙齿疾病等。考古学是以地层学和类型学为主要研究方法,牙结石考古的出现是一种新的研究角度,可以带来前者难以提供的考古学信息。

综上,牙结石的研究对考古学研究思路和角度的拓宽影响非常大。

对于牙结石的研究目前主要有以下方面。通过牙结石的对比,可以推断古代居民生活方式是以狩猎采集还是农业生产为主,或者二者兼具。同时,牙结石内含物有植硅石、淀粉粒以及纤维等,通过这些植物微粒的分析,然后与数据库中的现存和古代的已知种属进行对照,推断植物微粒的种属,可以反映个体饮食及当时的环境状况。对于牙结石上淀粉粒的古今对比,可以看出粟、麦等农作物的驯化过程,对研究农业起源有着重要意义[2]。不同植物的淀粉粒在形态、类型、大小、层纹和脐点等方面有不同的特征,根据淀粉粒的形态特征可以进行植物种属的鉴定。而在偏光显微镜下观察,不同种属的淀粉粒会显现出不同的消光十字,而且一种淀粉粒是否受到过人为加工(物理加工或者加热蒸煮等)也会影响到它的形态和消光十字,因此,通过这种方法可以判断了解古人对于相关植物的食用和加工。例如李明启、杨晓燕等人通过对甘肃临潭陈旗磨沟遗址人牙结石中淀粉粒进行提取和鉴定,以不同的取样方法进行取样对比及对淀粉粒的形态进行观察,发现当时人类饮食多样,以麦类植物、荞麦和粟为主,也有坚果类和豆

4000

类植物。说明距今 年以前,人类以多样性旱作农业为主,采集作为其补充,同时大量麦类植物淀粉粒的出现为研究其在中国的传播提供了证据[3]。

除却对牙结石中包含的植硅体和淀粉粒进行形态学分析,考古学家也从同位素分析入手。2012年,美国内诺内华达大学的学者理查德·斯科特和西蒙·波尔森提出了通过牙结石中的微量元素来

58对古代食谱进行分析的新方法。他们对 个西班牙维多利亚中世纪及后中世纪的牙结石样本以及一个阿拉斯加的因纽特人的牙齿样本进行了碳氮

15N同位素的分析,发现因纽特人样本 的值远远超出了西班牙的样本,但是与文献数据对现代格陵兰因纽特人食用含有丰富的海洋食物的记载相符合。牙结石内的碳和氮有着潜在的来源,虽然从牙结石获取同位素的准确性需要进一步验证,但是这项研究的结果产生的稳定同位素数据与在其 他获取同位素来复原古代食谱的部位(骨胶原、头

[4]。发、指甲等)得出的数据一致

二、牙结石考古的局限性

20 70

自 世纪 年代以来,新的方法和手段不断被提出和完善,研究领域不断扩展,对考古学问题的探讨也开始注重多角度的思考,考古学领域关于牙结石的分析也不断发展,但不可否认,牙结石作为考古学研究的一个很好的切入点,它并非完美无缺。

牙结石的形成受到饮食结构、文化、生态环境、历史等因素的影响,在个体和区域上都会产生差异。例如,牙结石中关于植硅体、淀粉粒的研究,只能分析组成成分主要是淀粉为主的高碳水化合物的食物,而那些主成分是脂肪蛋白质的植物(例如豆类食物)、膳食纤维类食物就很难堆积形成牙结石被保存下来。同时,纤维有清洁口腔磨蚀结石的作用,因此不利于牙结石的形成。很明显对于那些以狩猎采集为生活方式的先民来说,牙结石就很难形成。从这些角度来看,牙结石中包含的人类信息在目前看来还是有限的,复原某地区古代人类的饮食结构看来还需要结合利用其他手段。

人为加工致使牙结石内包含物与食物本身有差异。人类经历了茹毛饮血到烹饪美食的过程,对于一些食材,先民们会对其进行一定程度的加工,这样不可避免地会出现食物的小分子结构被破坏的情况,而食物加工和淀粉粒等之间的关系现在仍有研究的空间,这就使得牙结石考古进行过程中遇到了困境。牙结石在形成过程中经历了一些化学反应,例如钙化作用,这些会使牙结石内部保存的一些物质产生变化,在不是充分了解的情况下,研究者就会遗漏一些信息。现在对于各科属种植物的植硅体和淀粉粒形态特征了解不是很全面,相关数据库也没有建立起来,而且多数时候我们是以现代的植物样本和古代植物相对比得出一些结论,但是有些植物在历史的演变过程中会发生一些性状的改变,那么我们就难以辨别清所观察到的植物微粒,它们可能是某种未知的植物。

虽然在牙结石形成之后历史埋藏过程中很少受到污染,但是在后期提取保存以及实验室内操作人员的一些不规范行为会使实验样品受到污染和人为的改变。除了要考虑提取方法可能对淀粉粒造成的破坏,还需评估在此过程中对牙齿可能

Buchet

造成的破坏。例如 等人在对法国里昂附近的两处墓葬人群进行牙结石内含物研究时,先是

30%的盐酸溶解,用超声波清洗牙结石,再用一滴

Henry之后就进行上样和观察。根据 的报道,在牙齿表面通过刮擦的方法获取结石并未对牙齿表面造成显著破坏。而在洗牙实验中,由于使用了盐酸导致牙齿釉质被破坏。研究表明,牙结石中的无机成分主要由磷酸钙、碳酸钙和轻基磷灰石等构成,这些成分可以和盐酸发生化学反应。由于和盐酸发生化学反应,牙结石发生溶解,其中包裹的植硅体、淀粉粒等内容物得以释放出来。但是盐酸同样会对淀粉粒产生一定的水解作用,特别是高浓度

[5]。所以,在实验过程中存在破坏样品的可的盐酸

能性,这对实验结果也有影响。

牙结石内保存的物质真的是古人类的“食物”吗?作者认为存在这样的可能,古人类长期咀嚼某种植物或者其他东西,但并不是将其作为延续生命的食物,而是出于一种日常仪式或者一种文化行为,也有可能是出于另外一种治疗疾病的目的,比如减缓牙周病的痛苦等等。所以不能只是单方面研究牙结石上淀粉粒或其他物质,牙结石与其出土背景和相关遗存信息之间的相互印证是很重要的。例如,牙结石和骨化学同位素等其他研究相结合,对于食物来说,为人类提供营养的才是真正意义上的食物,长期食用就会在人的身体内部留下一些“蛛丝马迹”。又或者是从牙结石上获取植硅体,将其与从埋藏个体的腹内食物遗存或者腹部区域的土壤中获取的植硅体进行对比,如果比对结果一致的话,那么这些植硅体颗粒就可能是这些人类的饮食结构中的一部分。

由于牙结石形成过程的条件性,它会产生个体和群体差异,我们得出来的实验结论在整体的饮食结构中所占的百分比不能够确认,例如,男女的社会分工不同、个体的社会阶级差异等可能会造成牙垢多少或成分的差异。再者,某些地区的人类在牙结石形成过程中因受到酸性生活环境、多食面食的影响,牙结石不能够顺利地形成和保留,这样的牙结石使得我们获取的食物残留不够全面。

人类牙结石的研究可以和其他领域的研究进行结合分析。现在也有针对其他动物牙结石的研究,所以人类牙结石和动物牙结石的结合,不仅可以给出动物驯养方面的信息,还能够提供一些人 类食谱的补充信息。

最后,牙结石在形成过程中不论是人为原因或者非人为原因都会造成磨损,这也使我们从中获取的考古学信息只能代表某时间段,牙结石的剥落不会是完全彻底的,也就是说处于外层受力点的牙结石比起内层的牙结石更加容易掉落,而新的牙结石是在原有基础上形成的,所以考古发掘中发现的古人类牙结石有可能是不同时间跨度范围的。

三、结 语

综合上述,见微知著,牙结石这样细节性的遗存能够为考古学分析提供一定的直接证据。牙结石的分析可以说给古代食谱分析注入了新的动力,尤其是在没有其他直接食物遗存出土的遗址,牙结石更是难得的直接证据,因此成为目前牙结石食谱分析的主流。目前,人类所能辨别的植硅石种类有限且都集中在一部分粮食作物上,想利用牙结石内植硅石分析重构整个先民食谱还有很多工作要做。它并不能够提供最全面的证据,而且受到其他种种的影响,我们也不能完全迷信这种新兴的研究方法。为了使牙结石考古能够得到进一步发展,我们应当扬长避短,使实验方法不断完善和规范化,使牙结石能够在考古学领域发挥更大的作用。伴随着生物学、化学、计算机科学等多学科的发展与融合,牙结石考古经历多学科交叉研究会不断成熟、不断创新,更好地为考古学服务。 [1] 本段内容摘自百度百科。

[2] [4] 朱思媚《牙结石考古与古代人类食谱研究》,《考古科技》2014 年第 9 期。

[3] 李明启《甘肃临潭陈旗磨沟遗址人牙结石中淀粉粒反映的古人类植物性食物》,《中国科学(D 辑:地球科学)》2010 年第 4 期。

[5] 葛威《淀粉粒分析在考古学上的应用》,中国科学技术大学,2010 年。

(作者系郑州大学考古学专业学生)

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