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背後中箭、大啖貝類,史前南科住了誰?

研之有物│中央研究院_96
・2019/02/23 ・4586字 ・閱讀時間約 9 分鐘 ・SR值 503 ・六年級

本文轉載自中央研究院研之有物,泛科學為宣傳推廣執行單位

  • 執行編輯|林婷嫻、美術編輯|張語辰

南科考古發現 5000 年前的園區新貴(?)

出土遺骸背後插著頁岩製成的箭,大量貝殼從遺址中挖出。南科園區曾是海洋,隨著洪氾沖積成平原,距今 5000 年前人們來到此地,運用各種環境資源謀生存。

來到南科考古工作室,挖故事的人──李匡悌(南科考古計畫協同主持人),與我們分享南科千百年前的生活。
攝影│張語辰

我以前和你一樣也是個冒險家,直到我的背後中了一箭

背後中箭,不是險惡的現代社會才有。南科遺址中,看到墓葬死者背後被射了幾箭,史前文化住民的鬥爭躍然眼前。這些箭鏃呈現運用環境資源的策略,有的是動物骨骼磨製,例如鹿角、鈍鋸鮫牙齒;有的是頁岩或板岩,其頁理明顯、易加工成尖銳片狀。

南科南關里東遺址出土,大坌坑文化時期的遺骸,背後插著頁岩箭鏃(紅色虛線標示)。
攝影│張語辰

南科遺址中,另有一類環境資源被大量發現,那就是「貝殼」。遺址中可以看到雲母蛤製成的貝刀、堆積成疊的血蚶殼、穿孔就變飾品的榧螺、製成勺器的硨磲貝殼等等,也有混著貝殼砂的陶器,若將鹽酸滴在陶器表面,會與貝殼的碳酸鈣產生化學反應、冒出小小的白泡泡。

值得注意的是,其中硨磲貝常見於恆春半島或澎湖等地,並非生長於台南附近海域。李匡悌推論:「應為外地捕撈或貿易獲得。而且硨磲貝生長在需潛水才能觸及的深度,不是彎腰就能撿到,推測史前文化住民就像海女般已會潛水技術。」

南科南關里東遺址出土,大坌坑文化時期以硨磲貝製成的勺器。
圖片來源│南科考古隊
南科三寶埤遺址出土,大湖文化時期的遺留,骨骸下方堆積著血蚶殼。
攝影│張語辰

原來南科史前文化住民屬於狗派?

除了背後會中箭、愛吃或常使用貝類,古今人們還有一個相似處──飼養小狗。在南科南關里遺址出土了 4 具犬隻骨骸,骨架保存完整,且其中 2 具擺放方向朝南、與埋葬人體的頭向相同。南科考古隊研判在距今 4000-5000 年的大坌坑文化時期,這些犬隻可能被視為家庭或社群成員,而不是被拿來當食物。

南科南關里遺址出土,大坌坑文化時期的「臺灣第一狗」,是目前臺灣最早養狗的證據。
圖片來源│南科考古隊

以上這些考古發掘,只是南科遺址中幾顆耀眼的星星。在猶如滿天星斗的南科眾多遺址中,可觀見一個共通點:史前文化住民的生活,與環境自然資源密不可分。

用貝殼寫下史前的食記

南科考古計畫協同主持人李匡悌,也是中研院歷史語言研究所的研究員,著重於以生態學的角度,探討史前文化住民與生態環境的互動。

李匡悌一邊開車前往南科考古工作室,一邊指著車窗外高大的南科廠樓說:「這裡以前都是海。」南科園區在距今 6000 年前原是汪洋,經過曾文溪逐年洪氾沉積,海岸線不斷往西推移,人們得以在此定居。

海邊除了是史前文化住民的遊樂場,也是食物的來源,尤其是退潮的海灘、積水的水塘,有許多貝類容易撿拾,有吃又有拿。證據是南科出土的大量貝類遺留,其中南關里遺址發現 21 科 47 種的貝類,總重量 2525 公斤;累計貝殼件數最多為「刻紋海蜷」(共 56441 件),累計總重量最重為「近江牡蠣」(共 412.6 公斤)。

南科南關里遺址出土,累計貝殼件數最多的「刻紋海蜷」。
圖片來源│南科考古隊

南科考古隊以碳、氧同位素分析這些出土的貝類遺留,回推其被採收時的溫度與水體環境,發現南科遺址的六個不同文化時期(大坌坑、牛稠子、大湖、蔦松、西拉雅、近代漢人),一年四季都有採貝活動,但以「秋冬」最多。

李匡悌說明:「這現象可能的解釋是,如同現在人們認為秋冬的海鮮最肥美好吃,史前文化住民也在這個季節吃得比較多。是人類和自然環境的互動。」

南科遺址中常見的牡蠣,現今仍可見於臺灣的餐桌。但遺址中頻繁出現的血蚶、結毛蚶、紅樹蜆、雲母蛤等等,皆已在臺灣西南部海岸消失多時。「西南部海岸線的變化、人類過度捕食、人為開發影響環境,這些都是原因。」借鏡史前,李匡悌希望提醒人們運用環境資源的分寸。

至於為何小小的「刻紋海蜷」留下的貝殼件數居冠?明明有更大、肉更多的牡蠣可食用,為何史前文化住民想吸食這種肉少少的「燒酒螺」,難道是因為嘴饞?

來自臺師大地球科學系的團隊成員黃映琁提到:「這是量測出來的事實,背後的因果關係我們也很好奇。」南科遺留被挖掘出來,透過科學方法分析後,仍繚繞層層雲霧等待撥雲見日。

解決問題的樂趣,大於發現遺物的樂趣!

「我們的任務是,透過科學方法、科學理論,找出遺址遺物背後的故事。」李匡悌推了一下眼鏡說。鏡片前方有四尊模擬的史前人像,是《南科史前文化住民面部復原研究計畫》的成果。

團隊挑選幾具保存較為完整的頭骨,拼合頭骨、利用 3D 掃描和 CT 掃描輸出 1:1 模型,再依法醫人類學 (Forensic anthropology))塑造肌理、貼上皮膚,還原史前文化住民的長相。

左邊兩位蔦松文化人,屬於南方臉孔。右二的大湖文化人、右一的大坌坑文化人,屬於北方臉孔。
攝影│張語辰

李匡悌指著頭像說明:「左邊這兩人頭型較小、是典型南方臉孔,右邊這兩人是北方挺拔粗獷的輪廓。這些都是在南科遺址出土的頭骨,可以看到史前的人來人往。」

而動物骨骼出土後,會來到南科考古隊的「動物骨骼室」。先秤重計量、清理剔土後,再與現有生物的骨骼標本比對分類,並登錄建檔以供後續研究,例如分析史前這些動物在哪出現、推論當時人們捕捉動物的技術。

至於史前住民製作的文化遺物出土後,例如石器、陶器,會來到「繪圖室」描繪紀錄。先測量遺物的口徑、剖面、厚度,也會分析製作方法與接合點,再拍攝、點描、彩繪並完稿。

南科考古工作室中,動物骨骼室和繪圖室的工作情景。
攝影│張語辰

「為什麼相機那麼發達,還要手繪?」李匡悌挑眉提出這個問題。

因為在同一張手繪圖中,可以同時呈現遺物外層與內層的結構,例如石器表面的粗糙程度、打磨的質理,陶器的口徑大小、紋路細節等等。「這是僅靠一張照片無法取代的。」李匡悌這句話中,蘊含考古的職人精神。

南科考古工作室中,這些距今 5000 年到 300 年前的遺留是如何被發現?時光要倒轉回到 1995 年,那偶然的一鏟。

用怪手挖 vs. 用人手挖的考古大挑戰

為了發展高科技產業,1995 年行政院選定台南新市、善化、安定之間,作為南部科學工業園區台南園區基地(本文簡稱南科)。但那一鏟開發下去發現……地下怎麼有奇怪的東西?越掘越多、越挖越廣,分布於不同岩層、不同地段的遺址,通通現身和工程人員打照面。

南科地屬曾文溪洪氾區,土壤堆積迅速,以致遺址多深埋地下 1~8 公尺,在過去的農耕活動或小型工程不易被發現,直到南科大規模開發才得以深掘。中研院史語所的臧振華研究員與團隊實地調查,向當時的國科會提出建議,依據〈文化資產保存法〉希望在工程開發前搶救南科遺址。

於是 1996 年,南科園區出現人機競速奇觀。

怪手、卡車、鑽岩芯機轟隆隆開挖基地,塵土飛揚不遠處,一群來自中研院、臺灣史前文化博物館的南科考古團隊,蹲在一個個方坑中,小心翼翼地拿著小鏟,一層層挖掘長埋地下的文物。工作人手從個位數,逐漸增加到一兩百人。

考古工作並不只靠考古隊的付出,也有賴政府的協商、廠商的讓步。為了平衡南科園區施工作業的延宕,有時考古隊會挖到夜晚、與月娘搶時間。

 

1998 年,南科考古隊於南關里遺址進行夜間發掘。
圖片來源│南科考古隊
南科遺址有些埋藏較深,發掘時也有危險性。
圖片來源│南科考古隊

「是在挖寶嗎?」、「那用怪手來挖不是更快?」南科考古隊偶爾會聽到旁人這麼詢問。「我們不是在挖寶,我們是在考古。」儘管這麼回答,問者仍然露出納悶的眼神。

人進去、文物出來,考古發大財?

電影中的挖寶、盜墓者可以任意挖掘,只在乎挖到有金錢價值的物品。但考古要找尋、紀錄、保存發現的遺址遺物,並且遵循國家法律規範。有些人聽說「考古很賺錢」,李匡悌笑笑地搖頭,「那不是考古的目的。」

考古是為了讓世代了解:不是只有我們住在這。

透過考古出土的各種文物,可以重建古代人類如何生活,包含如何吃?怎麼住?與生態環境的關係?社群組織、宗教信仰等問題。若想了解臺灣這塊土地的史前史、亞洲和太平洋地區的文化發展史,南科遺址出土的文物也可提供許多證據。

至今南科共發現 68 處遺址,比對出土層順序、遺物遺跡的類型風格,結合放射性碳 14 的年代測定,可以辨識出六個時期文化:最早到達的先民「大坌坑文化」,落地生根的「牛稠子文化」,新來的人群「大湖文化」,使用鐵器的「蔦松文化」,平埔族的祖先「西拉雅文化」,以及唐山過臺灣的「漢人文化」

南科遺址包含六個文化時期。
圖片來源│南科考古隊

其中大坌坑文化是南科目前已知最早的史前文化,主要分布於南關里遺址、南關里東遺址,埋藏深度分別約為海拔 -1.1 及 -1.6 公尺。

南科遺址的發掘,就像滿天星斗照得考古學家瞳孔發亮。出土的遺物有陶器、石器、玉器、古角器、鐵器、銅器、玻璃器等,也有來自生態環境的植物種子、動物骨骼。遺跡則可見到建築遺痕、墓葬、溝渠、水井和灰坑等等。

南科遺址分布位置圖。
圖片來源│南科考古隊

1999 年開始參與南科考古,二十多年來,李匡悌持續開車往返南港中研院與南科園區,高速公路變成穿越現代與史前的時空隧道。問這番舟車勞頓累不累,李匡悌回答:「生活不會有不累的時候。」週間與團隊埋首考古研究,週末就提醒自己多將時間留給家庭。

李匡悌家中養了一隻非洲灰鸚名叫 「Forever」,以前很愛講話、大叫自己的名字,最近卻埋首拔自己的毛、悶悶不樂,獸醫師看診後提醒「你們太少關心牠了。」採訪結束,開著車離開南科考古工作室的李匡悌,想起家中的非洲灰鸚,靦腆地說:「是該好好陪陪家人啦!」

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本文轉載自中央研究院研之有物,原文為背後中箭、大啖貝類,史前南科住了誰?,泛科學為宣傳推廣執行單位

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研之有物,取諧音自「言之有物」,出處為《周易·家人》:「君子以言有物而行有恆」。探索具體研究案例、直擊研究員生活,成為串聯您與中研院的橋梁,通往博大精深的知識世界。 網頁:研之有物 臉書:研之有物@Facebook


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揭開人體的基因密碼!——「基因定序」是實現精準醫療的關鍵工具

科技魅癮_96
・2021/11/16 ・1998字 ・閱讀時間約 4 分鐘

為什麼有些人吃不胖,有些人沒抽菸卻得肺癌,有些人只是吃個感冒藥就全身皮膚紅腫發癢?這一切都跟我們的基因有關!無論是想探究生命的起源、物種間的差異,乃至於罹患疾病、用藥的風險,都必須從了解基因密碼著手,而揭開基因密碼的關鍵工具就是「基因定序」技術。

揭開基因密碼的關鍵工具就是「基因定序」技術。圖/科技魅癮提供

基因定序對人類生命健康的意義

在歷史上,DNA 解碼從 1953 年的華生(James Watson)與克里克(Francis Crick)兩位科學家確立 DNA 的雙螺旋結構,闡述 DNA 是以 4 個鹼基(A、T、C、G)的配對方式來傳遞遺傳訊息,並逐步發展出許多新的研究工具;1990 年,美國政府推動人類基因體計畫,接著英國、日本、法國、德國、中國、印度等陸續加入,到了 2003 年,人體基因體密碼全數解碼完成,不僅是人類探索生命的重大里程碑,也成為推動醫學、生命科學領域大躍進的關鍵。原本這項計畫預計在 2005 年才能完成,卻因為基因定序技術的突飛猛進,使得科學家得以提前完成這項壯舉。

提到基因定序技術的發展,早期科學家只能測量 DNA 跟 RNA 的結構單位,但無法排序;直到 1977 年,科學家桑格(Frederick Sanger)發明了第一代的基因定序技術,以生物化學的方式,讓 DNA 形成不同長度的片段,以判讀測量物的基因序列,成為日後定序技術的基礎。為了因應更快速、資料量更大的基因定序需求,出現了次世代定序技術(NGS),將 DNA 打成碎片,並擴增碎片到可偵測的濃度,再透過電腦大量讀取資料並拼裝序列。不僅更快速,且成本更低,讓科學家得以在短時間內讀取數百萬個鹼基對,解碼許多物種的基因序列、追蹤病毒的變化行蹤,也能用於疾病的檢測、預防及個人化醫療等等。

在疾病檢測方面,儘管目前 NGS 並不能找出全部遺傳性疾病的原因,但對於改善個體健康仍有積極的意義,例如:若透過基因檢測,得知將來罹患糖尿病機率比別人高,就可以透過健康諮詢,改變飲食習慣、生活型態等,降低發病機率。又如癌症基因檢測,可分為遺傳性的癌症檢測及癌症組織檢測:前者可偵測是否有單一基因的變異,導致罹癌風險增加;後者則針對是否有藥物易感性的基因變異,做為臨床用藥的參考,也是目前精準醫療的重要應用項目之一。再者,基因檢測後續的生物資訊分析,包含基因序列的註解、變異位點的篩選及人工智慧評估變異點與疾病之間的關聯性等,對臨床醫療工作都有極大的助益。

基因定序有助於精準醫療的實現。圖/科技魅癮提供

建立屬於臺灣華人的基因庫

每個人的基因背景都不同,而不同族群之間更存在著基因差異,使得歐美國家基因庫的資料,幾乎不能直接應用於亞洲人身上,這也是我國自 2012 年發起「臺灣人體生物資料庫」(Taiwan biobank),希望建立臺灣人乃至亞洲人的基因資料庫的主因。而 2018 年起,中央研究院與全臺各大醫院共同發起的「臺灣精準醫療計畫」(TPMI),希望建立臺灣華人專屬的基因數據庫,促進臺灣民眾常見疾病的研究,並開發專屬華人的基因型鑑定晶片,促進我國精準醫療及生醫產業的發展。

目前招募了 20 萬名臺灣人,這些民眾在入組時沒有被診斷為癌症患者,超過 99% 是來自中國不同省分的漢族移民人口,其中少數是臺灣原住民。這是東亞血統個體最大且可公開獲得的遺傳數據庫,其中,漢族的全部遺傳變異中,有 21.2% 的人攜帶遺傳疾病的隱性基因;3.1% 的人有癌症易感基因,比一般人罹癌風險更高;87.3% 的人有藥物過敏的基因標誌。這些訊息對臨床診斷與治療都相當具實用性,例如:若患者具有某些藥物不良反應的特殊基因型,醫生在開藥時就能使用替代藥物,避免病人服藥後產生嚴重的不良反應。

基因時代大挑戰:個資保護與遺傳諮詢

雖然高科技與大數據分析的應用在生醫領域相當熱門,但有醫師對於研究結果能否運用在臨床上,存在著道德倫理的考量,例如:研究用途的資料是否能放在病歷中?個人資料是否受到法規保護?而且技術上各醫院之間的資料如何串流?這些都需要資通訊科技(ICT)產業的協助,而醫師本身相關知識的訓練也需與時俱進。對醫院端而言,建議患者做基因檢測是因為出現症狀,希望找到原因,但是如何解釋以及病歷上如何註解,則是另一項重要議題。

從人性觀點來看,在技術更迭演進的同時,對於受測者及其家人的心理支持及社會資源是否相應產生?回到了解病因的初衷,在知道自己體內可能有遺傳疾病的基因變異時,家庭成員之間的情感衝擊如何解決、是否有對應的治療方式等,都是值得深思的議題,也是目前遺傳諮詢門診中會詳細解說的部分。科技的初衷是為了讓人類的生活變得更好,因此,基因檢測如何搭配專業的遺傳諮詢系統,以及法規如何在科學發展與個資保護之間取得平衡,將是下一個基因時代的挑戰。

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《科技魅癮》的前身為1973年初登場的《科學發展》月刊,每期都精選1個國際關注的科技議題,邀請1位國內資深學者擔任客座編輯,並訪談多位來自相關領域的科研菁英,探討該領域在臺灣及全球的研發現況及未來發展,盼可藉此增進國內研發能量。 擋不住的魅力,戒不了的讀癮,盡在《科技魅癮》