对许多人来说，考古学这个词会让人联想到研究人员挖掘古代工具或陶器等古老事物的情景。
但如果考古学家从地下深处发现了一缕头发或更小的“文物”呢?阿德尔菲的人类学家Brian Wygal博士，环境研究和科学项目的副教授和主任，以及Kathryn Krasinski博士，人类学的助理教授，做出了这样的发现。他们的文章”阿拉斯加内陆晚更新世毛发和环境DNA的考古恢复，最近发表在环境考古学:人类古生态学杂志．
在这篇文章中，研究团队描述了他们从沉积物中回收和识别古代头发标本和环境DNA (eDNA)的方法，这些沉积物可以追溯到上个冰河时代末期，大约1.2万年前。在如此古老的沉积物中发现毛发是极其罕见的，这使得这次特别的发现非常令人兴奋。
Drs。Wygal和Krasinski是在位于阿拉斯加费尔班克斯东南约70英里的Shaw Creek西岸的Holzman考古遗址发现这一发现的。霍尔兹曼遗址是美洲最早的考古遗址之一。在那里，阿德尔菲大学的研究人员和来自世界各地的学生和专家组成的多学科团队一直在进行广泛的分析，从eDNA到环境分析，这些分析有助于扩大我们对人类对气候变化的反应的理解。
“古代毛发和残留的植物DNA是重要的环境指标，”Wygal博士说。“它们保存了数千年，可以帮助我们提高对晚更新世环境的理解，以及几千年来人类是如何生活和适应的。”
然而，从考古遗址中回收头发这样的小物件是罕见的，从周围的一堆东西中提取脆弱的头发是独特的挑战。定位和恢复古代头发和DNA的方法由博士描述。Wygal、Krasinski和几位合著者为寻找和研究过去人类活动留下的痕迹证据提供了一个有用的案例研究。他们的工作试图将这些活动融入当地环境。
为了提取和研究保存在阿拉斯加寒冷土壤中的DNA。Wygal和Krasinski在医疗级无菌小瓶中收集了来自不同深度的土壤，代表着越来越遥远的时期。这些样本立即被冷冻起来，运到加州大学圣克鲁斯分校的古基因组学实验室进行检测。
该团队与阿德尔菲大学考古实验室的学生合作，通过小型钢丝网移卡塔尔世界杯时间表位器过滤土壤袋。沉淀物很容易分解，就像一团盐或糖，头发就是用这种方法从古代篝火收集的沉淀物中回收的。
这样的发现不太可能出现在野外，但在实验室精心控制的环境中，科学家们可以寻找哪怕是最小的人工制品。更多的沉积物包裹被寄给田纳西州的私人法医人类学家大卫·麦克马汉(David McMahan)，用于水浮选和更多的干筛，在那里也发现了更多的毛发。其中一份头发标本随后被送到加拿大多伦多的莱克黑德大学，人类学助理教授杰西卡·梅特卡夫博士在那里鉴定头发。在那里，人们将它的微观结构与那个时期的其他已知动物进行了比较，包括长毛猛犸象、美洲野牛、更新世马、人类和其他动物。
头发长8.8厘米，棕色，略卷。通过比较根和轴的结构、髓质、角质层和表面等宏观和微观特征，研究人员排除了某些物种的来源，缩小了可能性范围。它似乎不是古人类的头发，而是猛犸象或野牛的头发。根据放射性碳定年法，研究人员知道野牛在头发出现前大约1000年就已经灭绝了，因此他们试图更清楚地了解其来源。
为了更准确地识别头发，它随后被送到贝丝·夏皮罗博士的古基因组学实验室，贝丝·夏皮罗博士是加州大学圣克鲁斯分校(UCSC)分子和基因组进化和古DNA方面的专家。基于基因组图谱得出的结论也不完全清楚。古DNA (aDNA)通常会降解并呈现出大部分的片段，因此很难拼凑出精确的匹配，而且这项分析也不是完全确定的。
“就像科学领域的许多项目一样，我们不能总是百分之百地确定，”威加尔说。“然而，根据法医和aDNA的信息，我们可以得出结论，这些毛发最有可能来自野牛。”
“对阿拉斯加内陆不同地层的标本进行古环境重建，对于理解从上个冰河世纪的干旱草原生态系统到全新世中期出现的中端北方森林的转变阶段至关重要，”卡拉辛斯基博士说。“与现有数据进行比较，例如对其他古代头发样本的分析和eDNA恢复等更新方法，可以促进我们在单个考古遗址的超局部水平上了解古代环境变化。”
环境DNA(埃德娜)
环境DNA是在自然界中没有容易识别的来源的情况下可以找到的遗传物质，例如，从腐烂的植物或身体、骨头、毛发或粪便中提取的DNA。同样来源的DNA也可以在水中自由漂浮。所有生物都有规律地脱落DNA，所以DNA无处不在。最终，它会进入土壤，有时会被保存下来。
“在阿拉斯加，eDNA的工作非常有限，”怀加尔博士说。“在Holzman遗址，我们在UCSC的古基因组学实验室对晚更新世和全新世早期沉积物进行了采样研究。”这些样本可以追溯到大约9000年到14000年前。
研究小组检查的土层中包含了古代烹饪的迹象，包括可追溯到14000年前的燃烧过的木头、碳和骨头，这是人们第一次开始使用肖河地区的时期。鸟类残骸和烧焦的哺乳动物骨头碎片被鉴定为野牛和其他动物，在灶具周围发现的时间可以追溯到13600年前，随后在分层良好的环境中发现了一系列更年轻的职业。其中有五件石器和大量由燧石、粉砂岩和石英制成的石屑。为了提取骨髓，还发现了动物的长骨。这些发现共同提供了该地区屠杀和烹饪的证据。
放射性碳年代测定显示，在那个地点有多个年代重叠的炉灶，表明该地点可能是季节性地被反复占领。几千年来，人们定期回到俯瞰萧溪的山坡上。
克拉辛斯基博士说:“从地球越来越深的深处详细分析植物的生物多样性，揭示了什么植物存在过，以及随着时间的推移，植物群是如何随着环境变化而进化的。”
这份出版物的意义在于，它成功地将前沿的环境DNA方法与已有的考古方法相结合，从而更好地了解阿拉斯加农村单个考古遗址的自然环境。通过阿德尔菲学院的教师与世界各地的学生和专业同事的合作，我们对第一批美国人的生活有了更清晰的了解，以及他们在气候急剧变暖的时期是如何与各种动物互动的。
这个项目由学生研究助理MacKenzie Pina继续，她在阿德尔菲主修人类学，她的荣誉论文项目。皮娜已经从古代壁炉沉积物中发现了更多的头发样本。
*参考:Brian T. Wygal, Kathryn E. Krasinski, Jessica Z. Metcalfe, David McMahan, Charles E. Holmes, Barbara A. Crass, Teresa A. Wriston, Sabrina Shirazi, Alisa Vershinina和Beth Shapiro(2022):阿拉斯加内陆晚更新世毛发和环境DNA的考古恢复，环境考古学, DOI: 10.1080 / 14614103.2022.2031836