复旦大学科技考古研究院胡耀武教授：怎样从出土的遗骨中解开古人的饮食秘密比值|同位素|教授

俗话说“民以食为天”，食物与人类演化有着重要的关系。不久前，复旦大学科技考古研究院、文物与博物馆学系教授胡耀武在复旦大学校庆系列学术报告中，以同位素为研究视角，通过分析古人食物结构的演变，为大家揭开了“舌尖上的中国”演化史的一角。以下为报告主要内容。

胡耀武教授

『研究古人的食物有什么意义』

有句话叫“民以食为天”，吃是我们生活中非常重要的一件事。很多人以“吃货”自居，每到一个地方就会品尝那个地方的美食。电视纪录片《舌尖上的中国》引发了国内外的广泛关注，反映了我们中国人源远流长的美食文化。

那么，你有没有想过，我们每天吃的食物是怎样一步步走上餐桌的？这是一个非常关键的问题。站在学术角度上来看，从古猿到现代人的演化进程中，食物在每一步都起着关键的作用。我们了解古代人吃什么，就能了解古人的生活方式、他们的营养状况，他们是如何生存的、如何迁徙的、和环境的关系如何，以及农业和家畜的起源、发展等等，这些问题都具有非常重要的学术价值。

我们用什么方法来研究古代人的食物来源呢？科技考古界目前有几种研究方法。一是植物考古。即通过考古遗址中出土的植物遗存了解古人对植物资源的利用。二是动物考古。即通过对出土的动物遗存了解古人对动物资源的利用。三是残留物分析。通过研究各种食器或饮器中的食物残留揭示古人的食物来源是什么。四是骨化学分析。也就是通过人骨的化学成分研究探索人类的食物来源。

『用同位素分析古人的食物来源』

怎样从古代人的遗骨中揭开他们的饮食秘密呢？目前，科技考古主要通过稳定同位素分析手段从古人的骨骼遗存中读取其生前的食谱信息。

一般来说，一个成年人共有206块骨头。从形态上，人骨可以分为长骨、扁骨、不规则骨、短骨四类。对古人类的骨骼进行研究时，我们通常会选用保存较好的长骨，比如四肢骨。这是最主要的研究材料。除了长骨之外，我们还选取肋骨。肋骨和长骨的不同之处在于骨骼的更新速率有差异，长骨的化学成分大约10年或以上才发生全部更换，而肋骨3—5年就会发生改变。

此外，牙齿也是主要的研究材料。牙齿是人体主要的一个硬组织，包括釉质、本质和骨质三部分。牙齿的生长覆盖了从出生到中年的所有时段。比如，婴儿还在母体里的时候，其恒齿就已经开始发育。牙本质的生长发育就像年轮一样不断生长，通过对其进行剖片处理，我们可以把一个人每年甚至每半年左右的生长发育过程呈现出来。牙齿和骨骼最大的不同在于，牙齿一旦长成就不会改变。所以，通过牙齿和骨骼里的信息，就可以呈现出一个人一生的饮食和生活水平。

就骨骼和牙齿的化学成分而言，我们研究的焦点是有机质和无机质部分。有机质就是胶原蛋白，无机质则是羟磷灰石。对于出土的古代人骨的四肢骨或牙齿部分，我们一般先进行预处理，得到样本中的胶原蛋白或羟磷灰石，然后进一步进行测试分析。

下面来讲讲同位素。

大家都学过元素周期表，元素周期表是根据元素原子核的质子数从小到大排序的。原子核是由质子和中子数组成的，质子数决定了其在元素周期表的位置，中子数决定了相应的质量数。具有相同的质子数、不同中子数的同一元素的不同原子，称为同位素。比如氢有三种同位素，分别是氕、氘、氚。根据同位素是否衰变，又将同位素分为放射性同位素和稳定同位素。比如碳的三种同位素——碳12、碳13、碳14，其中碳14是放射性同位素，在考古学研究中被用来进行碳14测年，而碳12、碳13则是我们在同位素分析研究中需要重点关注的。

用碳同位素和氮同位素可以区分不同的食物来源。比如，我们常吃的水稻、小麦、大豆都是典型的碳三食物，高粱、甘蔗、玉米则是碳四食物，这两者之间碳同位素比值有着明显的差异。另一方面，植物和动物在氮同位素比值上也存在明显差异。因此，根据食物类型的不同，我们可以实现不同食物的“物以类聚”。

我们吃的食物通过人体的消化吸收后会转化到骨骼和牙齿的组织中，因此，通过对人体内不同组织和部位的碳氮同位素进行分析，即可获得古人食物摄取的情况。正是根据这一原理，我们可以用同位素追踪古人的食物来源。

当食物中的稳定同位素比值不同时，骨骼或牙齿中的稳定同位素比值也会相应有所差异。我们看到，在不同的生活环境下，以不同食物为生的人有着截然不同的同位素比值。比如，生活在淡水环境下、陆生环境下的人与生活在海洋环境下的人在同位素数据上差异明显。

除碳氮同位素之外，越来越多的同位素也被应用到研究中，像氧同位素、硫同位素、钙同位素等。在古代食谱研究中，多种稳定同位素分析成为目前考古研究的主流。

『身高3米的步氏巨猿为什么会灭绝』

我们研究的一个主要方向，是了解人类从猿进化到人的过程中食物是如何演变的。

400万年前左右的始祖地猿的牙釉质碳同位素分析显示，他们生活在一个密闭的森林环境中。300万、200万年前的南方古猿，其碳同位素比值开始偏正，这意味着南方古猿业已开始偏向摄取草原环境下的食物，食物的来源更加多元。之后的多个古人类，如傍人和人属，其牙釉质的碳同位素比值也存在明显偏正的现象。由此可以看出，走出森林并到草原上去生活，是向人类演化的第一步。在此过程中，人类的食物来源发生了改变，开始更多摄取草原上的各种植物和动物。

再来看看亚洲独有的古猿——步氏巨猿。步氏巨猿是一种已经灭绝的大型灵长类动物，身高约3米，体重200—300千克。它们主要分布在我国的华南地区，最北到长江流域。这种古猿的下颌非常粗壮，牙齿也很大。研究发现，步氏巨猿大约在30万年前灭绝。它们为什么会灭绝呢？很多学者对此非常感兴趣。有学者指出，由于步氏巨猿的化石与已灭绝的熊猫祖先曾长期共存，二者的牙齿形态也存在相似性，故步氏巨猿可能和大熊猫一样以竹子为食。当竹子匮乏时，可能导致步氏巨猿的食物发生了改变而不适应环境，进而灭绝。那么，事实是不是这样呢？

在柳城巨猿洞的化石地点，一共发现了1006颗步氏巨猿的牙齿，距今约200万年，这么丰富的材料为我们的研究提供了重要的依据。从步氏巨猿动物群牙釉质的碳和氧同位素数据的分布来看，步氏巨猿的饮食和其他几种当时并存的动物都不一样，说明步氏巨猿并不是以竹子为主食。更为关键的是，步氏巨猿的同位素数据非常聚集，说明它们的食物非常狭窄，对食物的选择更趋保守和挑剔。此外，步氏巨猿和已有的各种古人类的碳同位素数据的比较结果显示，步氏巨猿碳同位素的数据最负，意味着它们生活的环境是最为密闭的。与现存的猩猩相比，步氏巨猿同样显示出非常狭窄的食物选择性。

总而言之，步氏巨猿的食物选择和栖息环境非常狭窄，这很可能是导致其灭绝的主要原因。所以，食物的选择过于单一，甚至会影响到一个物种的生死存亡。

『田园洞人以淡水类食物为主』

大约5万年前，地球处于低温期。为了适应气候继续生存下去，人类对食物选择开始明显拓宽，这就是“广谱革命”。欧洲地区多个万年之前考古遗址的人骨碳氮同位素数据表明，当时的人群既吃陆上的食物，也吃淡水食物、海洋性的食物，可以说为了生存无所不用其极。

周口店是著名的“北京人”发现的地点。2003年，中科院古脊椎动物与古人类研究所的考古人员在这里发现了田园洞人。我们对该人骨进行了碳氮同位素分析。结果发现，这一个体的氮同位素比值高于陆生食肉类动物，表明他们还有其他动物蛋白的摄取。在此基础上，我们做了硫同位素分析，进一步证实这个人群是以淡水类食物为主。此研究在国际上首次科学证明了晚期现代人已经开始摄取大量的淡水类资源。人类对淡水类资源的摄取，很可能与因人口增长带来的生存压力有着密切关系。

那么，近5万年来更新世晚期的现代人吃大量的水生类食物，对人类进化产生了怎样的影响呢？一种观点认为影响非常大，因为鱼富含不饱和脂肪酸，吃大量的水生食物对人类的脑部发育有重要意义。另一种观点则认为影响并不大，因为坚果同样富含不饱和脂肪酸。但无论如何，水生类食物在人类进化中确实具有重要的意义。更新世晚期的现代人对淡水类资源的摄取是其不断进化发展的持续动力之一。人类之所以能够生存下来并遍及全球，充分反映了“会吃才能赢”这样一个基本道理。

『粟作农业对中华文明的贡献』

距今12000年以后，整个世界进入了农业起源的阶段。近东地区是大麦、小麦的起源地，美洲、拉丁美洲是玉米的起源地，粟、黍和水稻则是中国典型的本土农作物。当人类开始进入农业社会时，人类的食物出现了明显的改变。

中国独有的两大农业起源，北方是粟、黍，南方是水稻。今天我重点给大家介绍粟、黍在中国文明发展和中华民族形成的过程中所起的重要作用。

粟、黍是原产于中国北方的两种农作物。植物考古研究发现，粟、黍的起源有10000年左右。我们通过对中国北方考古遗址中的人骨进行同位素分析，希望了解古人是从什么时候开始大量摄取粟、黍的，其食物又是如何演变的。我们的研究主要集中在8000年前到4000年前的新石器时代，包括前仰韶文化、仰韶文化、龙山文化以及夏代二里头遗址。

在距今8000多年前，中国北方人群人骨的碳同位素比值业已开始偏正，说明这个时候粟、黍尽管已经有所发展，但人群依然主要依赖狩猎采集，农业只是一种辅助。但到了仰韶文化时期，也就是距今7000年以后，人骨中碳四食物的同位素信号有了很大的增长，说明当时的粟作农业很发达，人群极度依赖粟作农业。从仰韶文化到二里头夏代时期，在中国北方地区，粟作农业已经成为人们非常重要的生产方式，在中华文明的形成中发挥了重要作用。

中国史是一部各民族相互交融、多元一体的历史。在中华民族形成的过程中，北方的游牧民族和中原的农耕民族是如何一步步融为一体的？农业和游牧业究竟是怎样相互影响的？我们对此做了相关研究。

内蒙古东南部是一个农牧交错的地带。人骨同位素分析显示，在战国早中期，住在赤峰的人群就显示出以粟、黍为主要食物的特点。位于本地区战国晚期的大堡子山遗址也存在这种现象，说明春秋战国时期粟作农业对不同人群的融合起到了非常重要的作用。类似地，北京延庆西屯村遗址汉代和北朝人骨的同位素数据，也显示出粟作农业对民族融合的重要性。

再来看看中国历史上少数民族的食物是如何演变的。拓跋鲜卑最早起源于大兴安岭，后来不断南迁，建立了北魏政权。他们早期的食物以草原上的肉食为主，但到了北魏期间，其食物已经完全转向依赖于粟作农业，他们食物需求的巨大转变为其融入中华民族大家庭奠定了基础。

国外学者曾对蒙古高原上的古代人群进行同位素分析研究。结果显示，从铁器时代到匈奴时代再到蒙古帝国时代，匈奴和蒙古人群皆存在粟类食物的摄取，说明这些人群尽管喜欢大口吃肉，但实际上粟作农业已经成为他们食物的一个重要补充。

总而言之，粟作农业将古代游牧民族与农耕民族的命运紧密相连，是我国古代民族交流融合的一个“黏合剂”，为民族间的融合乃至中华民族的形成奠定了物质和文化的基础。

『粟类作物的全球化进程』

粟类作物不仅在我国大放异彩，还扩散到了欧亚大陆的其他地区。

公元前3世纪中叶，整个欧亚大陆就开始了食物全球化的进程，这个进程要远远早于丝绸之路。公元前2500年，发源于近东地区的小麦、大麦开始不断向西往欧洲以及向东往中亚传播。而原产于中国黄河流域的粟、黍也不断向西和向东传播。过了大约1000年，粟、黍覆盖的地区不断扩大，从中国横跨中亚并延伸至欧洲。

新疆地区是粟类作物从中原地区向中亚以及欧洲传播的一个重要窗口，所以我们把研究的重点放在揭示新疆地区人群的食物来源上。根据人骨的同位素数据，当时黄河流域以及甘肃青海地区人群的主要食物是粟类作物，但到了新疆地区，青铜时代和铁器时代人骨的碳同位素数据正好介于碳三食物和碳四食物之间，反映出当地人既食用粟、黍，又食用大麦和小麦。这种粟麦混食的现象也发现于青铜时代中晚期的欧洲人。这说明粟、黍经过长途跋涉后也成了当时欧洲人群的主要食物来源之一。

在粟类作物向西传播的同时，粟、黍也向东传播，到达朝鲜半岛和日本。虽然现在朝鲜半岛和日本都是稻米的天下，但在很早以前，粟、黍也曾经在当地人的食物中占有一席之地。韩国汉阳大学的科学家曾对韩国中部地区3个青铜时代的古人类遗址进行人骨同位素分析，结果发现当时的人群也以摄取粟类食物为主。显然，在朝鲜半岛被水稻一统天下之前，曾经有一段时间，粟、黍是古人的主要食物。

综上所述，可以看出，远比丝绸之路要早得多，粟类作物就已经横跨欧亚大陆，成为东西方经济、文化交流的最早见证者。