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想知道古埃及人怎麼說話?科學家讓三千歲的木乃伊發給你聽!──法科地史合作企劃

Peggy Sha
・2020/08/04 ・2356字 ・閱讀時間約 4 分鐘

科學家讓木乃伊發出聲音啦!

木乃伊真是神秘又令人著迷的存在,研究者三不五時把他們抓來玩(誤)好像也就不太奇怪 ,比如說採採他們的 DNA 啦、重建個臉啦、讓他發出個聲音啦(大驚)

沒錯,就是讓他發出聲音!今年初,來自倫敦大學皇家霍洛威學院 (Royal Holloway, University of London) 的研究團隊運用 3D 列印的方式,為一具 3,000 多歲的木乃伊 Nesyamun 重建了聲道,還讓他成功發出了聲音!

什麼?三千年前的屍體還能發聲!?

還請大家莫急莫慌莫害怕,木乃伊並不是本人爬起來發出聲音了,研究者用的方式稍微迂迴了一些,請容我為各位解釋解釋。

沒有!木乃伊本人沒有爬起來唱歌跳舞!圖/Giphy

想要重建木乃伊的聲音,首先,你需要非常精準的電腦斷層掃描技術(Computed Tomography,以下簡稱 CT),以掃瞄出完整的聲道結構。每個人的聲道都不盡相同,而這些不同,也造就了每個人獨特的嗓音。

經由 CT,科學家確認了這個木乃伊的聲道結構,雖然他的舌頭早已乾燥萎縮,軟顎也已經消失了,但喉嚨等部位都完整地保留了下來,因此提供了足夠的資訊進行接下來的模擬。

送木乃伊去拍照囉!圖/© Leeds Teaching Hospitals/Leeds Museums and Galleries

用 3D 列印開啟木乃伊的發聲練習!

掃描之後,科學家們利用 3D 列印的技術將木乃伊的聲道給印了出來,而後運用語音合成樂器「Vocal Tract Organ」去模擬出語音。這個樂器有兩種使用方法,第一種是將它當作和弦樂器使用,並利用數位介面音樂鍵盤彈奏;第二種方式呢,則是將它變成可以透過 Arduino 處理的嵌入式系統,而後以兩根操縱桿進行演奏。

那這個樂器跟 3D 列印出的聲道是如何結合的呢?第一步,先拿出喇叭,喇叭的一端連結 3D 聲道的喉嚨端,另一端則連結電腦。接著,研究團隊用「Vocal Tract Organ」模擬出聲音,並讓聲音透過喇叭進入 3D 聲道,進而讓木乃伊發出聲音。

3D 列印出的精美聲道!圖/David Howard/Royal Holloway, University of London

不過,雖然將整個聲道都給印出來了,研究者們目前卻只能讓他發出一個短促母音,這聲音介於英文的「bed」、「bad」兩個音之間。(作者表示:我覺得聽起來好像也介於「呃」跟「恩」之間)

可別小看這短短的一聲,總歸是給了我們一點點線索去推斷他原本的聲音,而這種重建的過程,可不是每一具木乃伊都可以做的呢!屍體的保存必須極度完整,軟組織都得盡量保存下來,才有辦法進行後續的掃描與模擬。

歷經各種科學實驗,身經百戰的古埃及祭司

說到這裡,就不得不談談這次實驗的主角──Nesyamun,他可真是走在科研最前端的木乃伊之一。他最早是在西元 1824 年被解開,並由外科醫生和化學家進行了相關研究。等到 X 光發明之後呢,他從 1931 年開始陸續經過數次 X 光檢測。1990 年更經歷了一次完整「健檢」,包含內視鏡檢查法、組織檢查、X 光檢測、早期 CT 檢測等等。

這種種的檢查,讓我們知道 Nesyamun 是在 50 多歲死亡的。他的棺木上刻著名字,不過在破譯的過程中輾轉有了各式各樣的名字(破解的時候總是要多方嘗試的,你知道),直到最後才確定了他真正的名字應該是 Nesyamun。

Nesyamun 刻在棺上的名字。圖/研究圖片

Nesyamun 生在法老拉美西斯十一世 (Ramses XI) 在位期間,當時的政治情勢十分動盪不安。他生前是一位祭司與抄寫員,某個程度上來說,稱得上是半個靠聲音吃飯的人,需要不斷地使用聲音來進行禱告和吟唱等日常祭祀活動。

他的死亡原因可能是嚴重的過敏反應,他的身上也有其他病痛的痕跡,包含牙周炎和嚴重磨損的牙齒,而他目前的安歇之處則是英國的里兹城市博物館 (Leeds City Museum)。

古埃及的祭司在日常的祭祀中需要頻繁地使用聲音。圖/needpix

用看的還不夠,期待聖地巡遊能有視聽雙重享受

認識了 Nesyamun 後,你可能會對實驗產生一些疑慮:這木乃伊躺在那兒幾千年了,把人家挖出來還讓人家發出聲音是不是不太好啊?

對此,科學家們煞費苦心地解釋了一番,在整個研究的過程中,所使用的方法都是非侵入式的,所以並沒有損及木乃伊本身。而在古埃及人的信仰中,深信「說出死者之名能讓他們重新活過來」,Nesyamun 更是在陪葬物中表明了,他希望自己的聲音在死後也能被聽見,好獲得永生。可以說研究團隊採用了最新的技術,間接地為他完成了遺願。

另一方面,光讓木乃伊發出單音還不夠,研究團隊更希望可以完整重建出一段語音,像是古埃及禱文等內容,以便在卡納克神廟 (Karnak temple) 等觀光勝地播放,如此一來,遊客們參觀時不僅可以看見過去的文物,更能聆聽來自古老時代的聲音,想必能讓體驗更加完整。

你想要聽見木乃伊為你朗誦什麼內容呢?

 

本篇文章是《法科地史 Focus This》的合作企劃文章!

由【法律白話文運動】X 【PanSci 泛科學】X【地球圖輯隊】X【故事StoryStudio】共同協力!

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也快去看看地球圖輯隊超級精彩的七月關鍵字《埃及》!

參考資料

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Peggy Sha
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曾經是泛科的 S 編,來自可愛的教育系,是一位正努力成為科青的女子,永遠都想要知道更多新的事情,好奇心怎樣都不嫌多。

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被始祖人類收編的去勢病毒,竟成為人類繁衍的關鍵基因 ?——《我們身體裡的生命演化史》

鷹出版_96
・2021/09/19 ・1916字 ・閱讀時間約 3 分鐘

胎盤中母體細胞和胎兒細胞的交界處,有一種蛋白質具有非常特殊的功能。合胞素(syncytin)位於這個介面上,在母體與胎兒交換養分和廢棄物時,擔任像是分子交通警察的工作。許多研究指出,這種蛋白質對於胚胎的健康極為重要。有一群科學家製造了合胞素基因有缺陷的小鼠,這種小鼠的生長活動一切正常,但卻無法生育。在受孕之後,胎盤無法成型, 因此胚胎不能存活。

母體如果少了合胞素,製造不出具有功能的胎盤,胚胎也就無法得到養分。人類如果缺少合胞素,也會產生許多和懷孕相關的問題。患有子癲前症(preeclampsia)的女性,身上的合胞素基因就有缺陷,以致可以製造出蛋白質, 卻無法好好完成工作,結果在胎盤中引發出一連串反應,導致了極危險的高血壓。

法國一個生物化學實驗室,透過合胞素基因的 DNA 序列,來研究這個蛋白質的結構。就如同林區的研究當中所看到的, 當一個基因被定序出來,就可以把遺傳編碼傳送到電腦中,與其他生物所具備的基因序列進行比對。這種辨認出模式的交互檢查,能比對整個基因,也能找出其他基因序列中是否有類似的小片段。幾十年來,資料庫中的基因序列資料來自各式各樣的生物,小至細菌,大到大象,有數百萬份。比對工作揭露出許多基因是複製而擴大的基因家族,這在第五章談到了。在合胞素基因中,研究人員找尋的是其他相似的蛋白質,想說可以從中發現合胞素在懷孕期間發揮功能的方式。

發現的結果是個謎。搜尋資料庫後顯示的結果是,合胞素和其他動物中的蛋白質都沒有任何相似之處。在植物與細菌中也沒有發現到相似的序列。最後電腦比對出來的結果讓人驚訝與困惑:合胞素的基因序列,看起來非常像是某種病毒中的序列,並且像是造成愛滋病的人類免疫缺陷病毒(HIV)。這種病毒為什麼會有類似哺乳動物的蛋白質,而且那種蛋白質對於懷孕還很重要?

從人工培養的淋巴細胞中出芽的 HIV病毒 (綠色部分)。圖/WIKIPEDIA

研究人員在繼續探究合胞素之前,要先成為病毒專家。病毒是狡猾的分子寄生物。它們的基因組非常精簡,只含有感染和複製所需的資訊。病毒入侵細胞後,進入細胞核,並且進入基因組本身,一旦進入 DNA 裡面,它們會接掌主權,利用宿主的基因組製造更多病毒,並且生產病毒的蛋白質而不是宿主的蛋白質。宿主細胞受到病毒感染後,就成為製造千千萬萬病毒的工廠。人類免疫缺陷病毒這類病毒,為了從一個細胞傳播到另一個,它們會製造出讓宿主細胞黏在一起的蛋白質。這種蛋白質能夠把細胞併在一起,並建立通道,病毒藉此可以從一個細胞移動到另一個細胞中。為了達到這個目的,那種蛋白質會位於兩個細胞的交界處,控制兩者之間的交通。聽起來似曾相識?當然,因為合胞素在胎盤中做了同樣的事情:合胞素把細胞併在一起,控制胎兒細胞和母體細胞之間的分子交通。

合胞素作用於胎盤中的合胞體滋胚層 Syncytiotrophoblast (淺藍綠色處) ,讓母體細胞與胎兒細胞能夠相連通。 圖/WIKIPEDIA

研究團隊越是深入,越是發覺合胞素其實是來自失去感染其他細胞能力的病毒。哺乳動物蛋白質和病毒蛋白質的類似性,引導出一個新觀念——在遙遠過往的某個時間,一個病毒入侵了人類祖先的基因組,這個病毒含有某種類型的合胞素, 但它並沒有指揮細胞造出千千萬萬個病毒,而是遭受去勢,沒有感染能力,反而被新的宿主利用上了。人類的基因組是與病毒持續較勁的戰場。在合胞素這個例子中,因為尚未發現的機制,病毒中負責感染的部位被刪除了,其餘部位則被留下來製造胎盤所需的合胞素。病毒把蛋白質帶到了基因組中,本來是要攻擊基因組,後來卻受到劫持而為宿主效力。

科學家接著研究各種不同哺乳動物中的合胞素結構,發現小鼠的版本和哺乳動物的版本不同。比對了資料庫後,他們發現在不同的哺乳動物中,不同的病毒入侵產生了不同的合胞素。靈長類動物的來自入侵所有靈長類祖先的病毒;嚙齒類和其他哺乳動物的來自另一個感染事件,使得牠們有不同版本的合胞素。結果就是:靈長類、嚙齒類和其他哺乳動物,各有來自不同入侵者的不同合胞素。

人類的DNA 並非完全繼承自祖先,入侵的病毒會插入基因組中,產生功用。人類祖先和病毒的戰鬥,也是眾多創新的起源之一。

——本文摘自《我們身體裡的生命演化史》,2021 年 月,鷹出版

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鷹出版_96
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