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中国社科院考古研究所2010年1月14日上午在北京宣布,通过对河南安阳西高穴墓葬的形制、规格、出土文物、出土的墓主人骨骼的鉴定等,并结合历史文献记载, “初步认定,西高穴墓的主人是魏武帝曹操,此陵墓是魏武帝曹操的高陵。”但是,这一认定并未让曹操墓真伪的质疑平息。那么,DNA鉴定可以最终确认曹操吗?
中国社科院考古研究所所长王巍同时指出,河南省文物研究所提出一个阶段性认识是可以的,但离盖棺定论这个结论,还有很多工作要做。
王巍先生认为曹操墓还不能盖棺定论的说法提示,可能还需要其他的资料和方法来进一步确认墓中的主人公身份,其中就不乏DNA鉴定。因为,这是更为确定的方法,也是一种直接证据。
可能与不可能
但是,也有一些专家持怀疑态度,认为很困难。
即使如专家所言鉴定DNA有很多困难,但也不否定存在着用DNA做鉴定的可能性,而且国内外都有成功的先例,值得一试。
提取古代遗骸中的DNA在国内外都已经能做到。2001年,吉林大学生命科学学院考古DNA实验室的研究人员从距今2000~5000年的古代人骨中提取出了线粒体DNA,并利用聚合酶链反应分别对线粒体DNA中的两个基因中一些特定的碱基对序列进行了扩增并测序。结果表明,古代人骨中仍存在有大量的遗传信息,通过提取、扩增可以得到真实可靠的序列,可以比对认定亲缘关系。
同样是吉林大学生命科学学院考古DNA实验室的研究人员也对位于河南省郑州市西山仰韶文化晚期遗址、内蒙古克什克腾旗龙头山青铜时代遗址和察右后旗三道湾汉代鲜卑族墓葬的古代人骨进行了DNA的实验研究,从4例古人骨标本中提取出线粒体DNA片段,并由聚合酶链反应扩增和测序,证明了扩增序列的真实性,不存在外源基因的污染。通过序列分析软件进行同源性比较后,发现龙头山夏家店居民与三道湾汉代鲜卑族居民之间的同源性较近,而西山新石器时代居民与前二者之间的同源性则相对较远。
曹操只是逝去近1800年,比上述距今2000~5000年的古代人骨的年代更近,而且疑为曹操的头盖骨和颧颌骨也存在,即使水洗过也不可能污染骨骼内部,所以,提取DNA做鉴定是有可能的。
原理和比对对象
DNA(脱氧核糖核酸)也即人的细胞核或染色体。人有23对(46条)染色体,蕴藏了人的所有遗传信息,这些遗传信息体现在大约30亿个碱基对,3万个基因内。如果能找出甲与乙在关键基因位点上的相同,就可以认定他们有亲缘关系。以亲子鉴定为例,同一对染色体同一位置上的一对基因称为等位基因,一个来自父亲,一个来自母亲。如果检测到某个DNA位点的等位基因,一个与母亲相同,另一个就应与父亲相同,否则就存在疑问。
利用DNA进行亲子鉴定,只做十几至几十个DNA位点检测,如果全部一样,就可以确定亲子关系,如果有3个以上的位点不同,则可排除亲子关系,有一两个位点不同,则应考虑基因突变的可能,再另做一些基因位点的检测进行辨别。DNA亲子鉴定否定亲子关系的准确率几近100%,肯定亲子关系的准确率可达到99.99%。而一个家族的亲缘关系的认定则比亲子关系更为容易。
但是考古鉴定亲缘关系和个体识别存在较大的困难,主要表现为几个方面。一是DNA提取比较困难,二是比对对象较难确定,三是鉴定技术正在突破和完善之中。
DNA提取比较困难的原因在于,历史久远的遗骸会随着时间的推移而进行生物降解,出现变质、腐烂,甚至完全归于尘土,所以难以提取(细胞)核DNA。但是,线粒体DNA由于较小和分布于细胞核外,而且呈环闭状,相对容易保存较长的年代,也容易提取,所以成为考古和历史研究证实身份的首选。
而比对对象是,首先要确定甲方才能鉴定乙方,反之亦然。现在是安阳墓中的头盖骨是未确定者,需要有确定的曹氏家族的比对者。这个问题已有很多人提出可行意见。例如,曹操的家乡在安徽毫州。如果经过国家批准,可以把毫州的曹操宗族墓群中一个陵墓奉献出来,进行挖掘,与河南安阳墓葬中的尸骨做DNA比对鉴定。
另外,史学家认为曹操的孙子、曹魏最后一个皇帝曹奂的墓地也存在,位于河北省临漳县习文乡赵彭村西南约300米处,基本上位于河南安阳西高穴村正东五六公里处。
如果能从曹奂的遗骨或毫州的曹操宗族墓群中的遗骸提取DNA来比对安阳墓中的DNA,也是一种较可靠的方法,因为两者的时空距离很近,基因变化较小,容易比对。
从父系角度鉴定曹操
过去的一些案例和今天的男性Y染色体基因序列的研究成果已经为人类提供了成功鉴定男性亲缘关系的经验。例如,尽管犹太人和阿拉伯人同室操戈了半个多世纪,但是通过Y染色体基因鉴定认定了犹太人和阿拉伯人是兄弟。
其实,这就是利用男性Y染色体上特定的基因鉴定而获得的结果,也称为父系遗传鉴定。Y染色体是性染色体,如同常染色体一样,它有很多各种类型的遗传多态性标记,其中的短串联重复序列(STR)就是一大类。
Y染色体上的许多短串联重复序列在染色体上都有一定的位置,称为基因座。对这些基因座的确认和比较是认定亲缘关系的最有力的证据。在众多的短串联重复序列基因座中,以三碱基重复或四碱基重复的基因座突变率低、稳定性好,因而成为群体遗传学和法医遗传学研究和利用的重要对象。
Y染色体上的短串联重复序列(Y-STR)是一种非常重要的遗传标记,它只以单倍型的形式稳定地从父亲传到儿子,除突变外,起源于同一男性家系中的所有男性个体的Y染色体非重组区是相同的。据此,既可以从老子鉴定儿子,反之亦然;还可以从哥哥鉴定弟弟,反之亦然;亦可鉴定叔伯兄弟等。
早在2000年,美国亚利桑那大学的哈默尔等人调查和分析了7个国家和地区的犹太人、5个国家和地区的阿拉伯人的Y染色体,并与俄罗斯、德国、英国、澳大利亚、埃及、冈比亚、埃塞俄比亚和土耳其男性的Y染色体加以比较,发现犹太人和阿拉伯人拥有同样的“基因根”。这些基因根就是Y染色体短串联重复序列。当然,Y染色体短串联重复序列有很多,哈默尔等人发现四个典型的基因座,用以证明阿拉伯人和犹太人是兄弟。
这一研究结果是迄今在遗传学上说明阿拉伯人和犹太人是兄弟的较有说服力的依据。
中国医科大学法医物证学教研室的专家认为,即使曹操墓墓主的遗骸和曹植的遗骸两者检出相同的Y染色体遗传标记,也仅能证明他们具有共同的父系祖先,而不能简单地确 定为父子关系。其实,如果能鉴定出安阳墓中的男性属于曹氏家族,再结合其他考古和历史证据,就基本上可以确定墓主是谁了。
从母系角度鉴定曹操
毫州曹操宗族墓群中的男性墓主如果是与曹操同时代,他们就有可能是兄弟关系,如果晚一代或几代,则有可能是父子或祖孙关系。这些关系都可以利用Y染色体中特定的短串联重复序列来鉴定。因此,要认定曹操的身份,必须要找出特异性的或更多的能代表曹家的Y染色体短串联重复序列,以这些遗传标记来对比和确认安阳墓中男性的身份。 在一些专业人员看来,利用Y染色体鉴定曹操身份的难度较大。既如此,是否能从母系遗传物质线粒体DNA获得突破呢?位于安徽省亳州市的曹氏家族墓群已发现50~60座,其中不乏母系家族成员,或许为线粒体DNA鉴定提供了条件。
目前普遍认为在没有突变的情况下,母系直系亲属间线粒体DNA序列完全一致,适用于单亲的亲子鉴定(母子和母女亲子鉴定)、身源鉴定及同一认定,尤其是对那些只有母系亲属的案例进行亲缘关系鉴定。而且,也有实验数据表明,四代之内所有母系亲属的线粒体DNA序列相同,因为线粒体是单倍性的,无双倍性的染色体交换,两代人之间的变异少,准确率高,因此可以通过女儿鉴定母亲、外祖母,或通过母亲鉴定儿子、女儿、外孙女和曾外孙女等。因为,男性(儿子)也能从母亲那里继承线粒体DNA,但无法将它遗传给后代。如果一位女性生下的全都是儿子,其线粒体DNA的遗传链将到此为止。但是,可以通过男性的母系亲属鉴定亲缘关系。
这就意味着,要对曹操进行母系亲缘鉴定,只有依靠毫州曹操宗族墓群中的女性遗骸,而且要确定这些女性要么是曹操的母亲,要么是外祖母或曾外祖母。但是,这就要确认曹操宗族墓群中的女性是谁,在曹氏家族中的身份和辈份。由于中国的族谱主要是记录男性,所以,要确定曹操的母系亲属可能比较困难。这就是比对对象难以确定的难题。
不过,利用线粒体DNA做鉴定的优势在于,DNA为闭环结构,具有较好的抗降解的能力。在(细胞)核DNA已经降解的情况下,仍能在很多陈旧、腐败和降解的遗骸中检出线粒体DNA,因此比核DNA更容易获得。如果安阳墓中的男性头盖骨提取不出核DNA,也有可能提取出线粒体DNA,为母系鉴定提供材质。这也是优于Y染色体(核DNA)检测的地方。
而且线粒体DNA的最大优点是可以往上追溯,找到人类共同的母系祖先。例如,上个世纪80年代中期,美国加州大学的威尔逊遗传小组研究了全世界135名女性线粒体DNA的差异,最终确定了在14.3万年前人类有一个共同的女性祖先,叫做线粒体夏娃。
无论是从父系的Y染色体还是从母系的线粒体DNA进行对比研究,现在的关键是能否从安阳墓的头盖骨中提取出未经污染的核DNA或线粒体DNA,以及能否确认安徽毫州曹操宗族墓群或曹奂墓地中遗骸的真实身份,并提取出核DNA和线粒体DNA,从而将这两者进行比对。(文章代码:100704)
【责任编辑】张田勘
中国社科院考古研究所所长王巍同时指出,河南省文物研究所提出一个阶段性认识是可以的,但离盖棺定论这个结论,还有很多工作要做。
王巍先生认为曹操墓还不能盖棺定论的说法提示,可能还需要其他的资料和方法来进一步确认墓中的主人公身份,其中就不乏DNA鉴定。因为,这是更为确定的方法,也是一种直接证据。
可能与不可能
但是,也有一些专家持怀疑态度,认为很困难。
即使如专家所言鉴定DNA有很多困难,但也不否定存在着用DNA做鉴定的可能性,而且国内外都有成功的先例,值得一试。
提取古代遗骸中的DNA在国内外都已经能做到。2001年,吉林大学生命科学学院考古DNA实验室的研究人员从距今2000~5000年的古代人骨中提取出了线粒体DNA,并利用聚合酶链反应分别对线粒体DNA中的两个基因中一些特定的碱基对序列进行了扩增并测序。结果表明,古代人骨中仍存在有大量的遗传信息,通过提取、扩增可以得到真实可靠的序列,可以比对认定亲缘关系。
同样是吉林大学生命科学学院考古DNA实验室的研究人员也对位于河南省郑州市西山仰韶文化晚期遗址、内蒙古克什克腾旗龙头山青铜时代遗址和察右后旗三道湾汉代鲜卑族墓葬的古代人骨进行了DNA的实验研究,从4例古人骨标本中提取出线粒体DNA片段,并由聚合酶链反应扩增和测序,证明了扩增序列的真实性,不存在外源基因的污染。通过序列分析软件进行同源性比较后,发现龙头山夏家店居民与三道湾汉代鲜卑族居民之间的同源性较近,而西山新石器时代居民与前二者之间的同源性则相对较远。
曹操只是逝去近1800年,比上述距今2000~5000年的古代人骨的年代更近,而且疑为曹操的头盖骨和颧颌骨也存在,即使水洗过也不可能污染骨骼内部,所以,提取DNA做鉴定是有可能的。
原理和比对对象
DNA(脱氧核糖核酸)也即人的细胞核或染色体。人有23对(46条)染色体,蕴藏了人的所有遗传信息,这些遗传信息体现在大约30亿个碱基对,3万个基因内。如果能找出甲与乙在关键基因位点上的相同,就可以认定他们有亲缘关系。以亲子鉴定为例,同一对染色体同一位置上的一对基因称为等位基因,一个来自父亲,一个来自母亲。如果检测到某个DNA位点的等位基因,一个与母亲相同,另一个就应与父亲相同,否则就存在疑问。
利用DNA进行亲子鉴定,只做十几至几十个DNA位点检测,如果全部一样,就可以确定亲子关系,如果有3个以上的位点不同,则可排除亲子关系,有一两个位点不同,则应考虑基因突变的可能,再另做一些基因位点的检测进行辨别。DNA亲子鉴定否定亲子关系的准确率几近100%,肯定亲子关系的准确率可达到99.99%。而一个家族的亲缘关系的认定则比亲子关系更为容易。
但是考古鉴定亲缘关系和个体识别存在较大的困难,主要表现为几个方面。一是DNA提取比较困难,二是比对对象较难确定,三是鉴定技术正在突破和完善之中。
DNA提取比较困难的原因在于,历史久远的遗骸会随着时间的推移而进行生物降解,出现变质、腐烂,甚至完全归于尘土,所以难以提取(细胞)核DNA。但是,线粒体DNA由于较小和分布于细胞核外,而且呈环闭状,相对容易保存较长的年代,也容易提取,所以成为考古和历史研究证实身份的首选。
而比对对象是,首先要确定甲方才能鉴定乙方,反之亦然。现在是安阳墓中的头盖骨是未确定者,需要有确定的曹氏家族的比对者。这个问题已有很多人提出可行意见。例如,曹操的家乡在安徽毫州。如果经过国家批准,可以把毫州的曹操宗族墓群中一个陵墓奉献出来,进行挖掘,与河南安阳墓葬中的尸骨做DNA比对鉴定。
另外,史学家认为曹操的孙子、曹魏最后一个皇帝曹奂的墓地也存在,位于河北省临漳县习文乡赵彭村西南约300米处,基本上位于河南安阳西高穴村正东五六公里处。
如果能从曹奂的遗骨或毫州的曹操宗族墓群中的遗骸提取DNA来比对安阳墓中的DNA,也是一种较可靠的方法,因为两者的时空距离很近,基因变化较小,容易比对。
从父系角度鉴定曹操
过去的一些案例和今天的男性Y染色体基因序列的研究成果已经为人类提供了成功鉴定男性亲缘关系的经验。例如,尽管犹太人和阿拉伯人同室操戈了半个多世纪,但是通过Y染色体基因鉴定认定了犹太人和阿拉伯人是兄弟。
其实,这就是利用男性Y染色体上特定的基因鉴定而获得的结果,也称为父系遗传鉴定。Y染色体是性染色体,如同常染色体一样,它有很多各种类型的遗传多态性标记,其中的短串联重复序列(STR)就是一大类。
Y染色体上的许多短串联重复序列在染色体上都有一定的位置,称为基因座。对这些基因座的确认和比较是认定亲缘关系的最有力的证据。在众多的短串联重复序列基因座中,以三碱基重复或四碱基重复的基因座突变率低、稳定性好,因而成为群体遗传学和法医遗传学研究和利用的重要对象。
Y染色体上的短串联重复序列(Y-STR)是一种非常重要的遗传标记,它只以单倍型的形式稳定地从父亲传到儿子,除突变外,起源于同一男性家系中的所有男性个体的Y染色体非重组区是相同的。据此,既可以从老子鉴定儿子,反之亦然;还可以从哥哥鉴定弟弟,反之亦然;亦可鉴定叔伯兄弟等。
早在2000年,美国亚利桑那大学的哈默尔等人调查和分析了7个国家和地区的犹太人、5个国家和地区的阿拉伯人的Y染色体,并与俄罗斯、德国、英国、澳大利亚、埃及、冈比亚、埃塞俄比亚和土耳其男性的Y染色体加以比较,发现犹太人和阿拉伯人拥有同样的“基因根”。这些基因根就是Y染色体短串联重复序列。当然,Y染色体短串联重复序列有很多,哈默尔等人发现四个典型的基因座,用以证明阿拉伯人和犹太人是兄弟。
这一研究结果是迄今在遗传学上说明阿拉伯人和犹太人是兄弟的较有说服力的依据。
中国医科大学法医物证学教研室的专家认为,即使曹操墓墓主的遗骸和曹植的遗骸两者检出相同的Y染色体遗传标记,也仅能证明他们具有共同的父系祖先,而不能简单地确 定为父子关系。其实,如果能鉴定出安阳墓中的男性属于曹氏家族,再结合其他考古和历史证据,就基本上可以确定墓主是谁了。
从母系角度鉴定曹操
毫州曹操宗族墓群中的男性墓主如果是与曹操同时代,他们就有可能是兄弟关系,如果晚一代或几代,则有可能是父子或祖孙关系。这些关系都可以利用Y染色体中特定的短串联重复序列来鉴定。因此,要认定曹操的身份,必须要找出特异性的或更多的能代表曹家的Y染色体短串联重复序列,以这些遗传标记来对比和确认安阳墓中男性的身份。 在一些专业人员看来,利用Y染色体鉴定曹操身份的难度较大。既如此,是否能从母系遗传物质线粒体DNA获得突破呢?位于安徽省亳州市的曹氏家族墓群已发现50~60座,其中不乏母系家族成员,或许为线粒体DNA鉴定提供了条件。
目前普遍认为在没有突变的情况下,母系直系亲属间线粒体DNA序列完全一致,适用于单亲的亲子鉴定(母子和母女亲子鉴定)、身源鉴定及同一认定,尤其是对那些只有母系亲属的案例进行亲缘关系鉴定。而且,也有实验数据表明,四代之内所有母系亲属的线粒体DNA序列相同,因为线粒体是单倍性的,无双倍性的染色体交换,两代人之间的变异少,准确率高,因此可以通过女儿鉴定母亲、外祖母,或通过母亲鉴定儿子、女儿、外孙女和曾外孙女等。因为,男性(儿子)也能从母亲那里继承线粒体DNA,但无法将它遗传给后代。如果一位女性生下的全都是儿子,其线粒体DNA的遗传链将到此为止。但是,可以通过男性的母系亲属鉴定亲缘关系。
这就意味着,要对曹操进行母系亲缘鉴定,只有依靠毫州曹操宗族墓群中的女性遗骸,而且要确定这些女性要么是曹操的母亲,要么是外祖母或曾外祖母。但是,这就要确认曹操宗族墓群中的女性是谁,在曹氏家族中的身份和辈份。由于中国的族谱主要是记录男性,所以,要确定曹操的母系亲属可能比较困难。这就是比对对象难以确定的难题。
不过,利用线粒体DNA做鉴定的优势在于,DNA为闭环结构,具有较好的抗降解的能力。在(细胞)核DNA已经降解的情况下,仍能在很多陈旧、腐败和降解的遗骸中检出线粒体DNA,因此比核DNA更容易获得。如果安阳墓中的男性头盖骨提取不出核DNA,也有可能提取出线粒体DNA,为母系鉴定提供材质。这也是优于Y染色体(核DNA)检测的地方。
而且线粒体DNA的最大优点是可以往上追溯,找到人类共同的母系祖先。例如,上个世纪80年代中期,美国加州大学的威尔逊遗传小组研究了全世界135名女性线粒体DNA的差异,最终确定了在14.3万年前人类有一个共同的女性祖先,叫做线粒体夏娃。
无论是从父系的Y染色体还是从母系的线粒体DNA进行对比研究,现在的关键是能否从安阳墓的头盖骨中提取出未经污染的核DNA或线粒体DNA,以及能否确认安徽毫州曹操宗族墓群或曹奂墓地中遗骸的真实身份,并提取出核DNA和线粒体DNA,从而将这两者进行比对。(文章代码:100704)
【责任编辑】张田勘