淺析牙結(jié)石考古的優(yōu)劣性

□王曉婷

淺析牙結(jié)石考古的優(yōu)劣性

□王曉婷

牙齒是人類體內(nèi)最為堅(jiān)硬且最易保存的組織，牙結(jié)石作為附著在牙釉質(zhì)上的礦化牙菌斑，因其包裹有人類進(jìn)食的纖維、植硅體、淀粉粒等物質(zhì)，所以牙結(jié)石承載著千年的記憶，記錄著眾多的潛在信息，可為考古學(xué)研究另辟蹊徑，可為探究古環(huán)境提供良好素材。本文主要簡述牙結(jié)石考古的重要性和局限性。

牙結(jié)石考古古人類食譜優(yōu)劣性

20世紀(jì)60年代，在新考古學(xué)思潮的影響之下，人們逐漸認(rèn)識到材料應(yīng)該作為理論解釋的基礎(chǔ)，因此，許多新的技術(shù)手段被用于考古學(xué)研究中，對于牙結(jié)石的研究也慢慢開始。而20世紀(jì)70年代以來，考古學(xué)界逐漸將視野從自然科學(xué)研究轉(zhuǎn)到牙結(jié)石反映的考古學(xué)信息上來。20世紀(jì)90年代后，牙結(jié)石成為考古學(xué)研究的重要手段之一。21世紀(jì)以來，牙結(jié)石考古進(jìn)入黃金時(shí)期，研究手段不斷創(chuàng)新，通過對考古發(fā)掘中出土的古人類牙齒以及牙結(jié)石進(jìn)行化學(xué)成分分析，即測定穩(wěn)定同位素比值和微量元素含量，便可為研究人類食物結(jié)構(gòu)、生活方式、人口遷移模式以及生存環(huán)境等多方面信息提供有力支撐。

一、牙結(jié)石考古的重要性

牙結(jié)石又稱牙石，開始是乳白色的軟垢，因人類進(jìn)食、呼吸而逐漸鈣化變硬附著在牙齒上。其產(chǎn)生原因有三個(gè)，一是唾液中的二氧化碳濃度降低，促使無機(jī)鹽沉淀于牙齒表面上。二是由于退化細(xì)胞的磷酸鹽酵素使有機(jī)磷水解產(chǎn)生磷沉淀于牙齒表面而形成。三是由于細(xì)菌使唾液的酸堿值升高而呈堿性，造成唾液中的蛋白質(zhì)分解，放出鈣鹽，沉淀于牙齒表面上而成[1]。

對于牙結(jié)石的研究可以很大程度上推動(dòng)考古學(xué)研究，原因有以下幾點(diǎn)。

牙結(jié)石的形成條件。古人一系列牙齒疾病問題如齲齒、牙結(jié)石的“大爆發(fā)”開始于新石器時(shí)代。這是因?yàn)槿祟愑舍鳙C生活逐漸過渡到穩(wěn)定的農(nóng)耕生活，人們更多地食用高淀粉含量的食物，食物殘?jiān)唇?jīng)良好清理后留在牙齒表面，很容易產(chǎn)生菌斑而導(dǎo)致牙齒問題。這說明對于牙結(jié)石的研究可以極大拓寬考古學(xué)家們對古代食譜信息獲取的渠道。不僅如此，微生物細(xì)菌等是影響人類健康的一大因素，古生代牙結(jié)石中的微生物DNA記載著數(shù)百或數(shù)千年前死亡的個(gè)體體內(nèi)細(xì)菌群落的信息，而這可以反映出古時(shí)物種生存和演變等規(guī)律信息。

牙結(jié)石較容易獲得。從材料獲取的難易程度上來說，由于牙結(jié)石自身性質(zhì)致使其與其他物質(zhì)相比更容易保存，因此，在一眾考古學(xué)材料中更易獲得。牙結(jié)石對考古學(xué)的特殊意義在于礦化的牙結(jié)石能夠較好地在地層中保存下來，這也就為當(dāng)時(shí)人們進(jìn)食的特別是淀粉粒、植硅體提供了很好的保存介質(zhì)，也就是說，這些古代物質(zhì)受到的污染遠(yuǎn)小于其他遺物遺存。

牙結(jié)石在一定程度上可以反映一個(gè)人在一個(gè)時(shí)間段內(nèi)的食物構(gòu)成。我們在遺址中也會發(fā)現(xiàn)古代食物，例如喇家遺址出土的面條、馬王堆漢墓辛追夫人腹部的香瓜子，又或是遺址中的容器上提取出來的食物殘留等等，但是這些遺存只能代表此人死亡之前相當(dāng)短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)食或受一些習(xí)俗影響所需要的食物。而牙結(jié)石則不同，它的形成并非一日之功，是貫穿人的一生，因而能提供比其他考古學(xué)遺存更加廣泛的飲食紀(jì)錄。即使是在人的咀嚼或其他口腔活動(dòng)中牙結(jié)石有所脫落，但正因?yàn)樗纬尚枰欢〞r(shí)間，所以總的來說牙結(jié)石代表的時(shí)間范圍更長。

牙結(jié)石作為牙齒的附屬組織，并非是人類牙齒系統(tǒng)的一部分，因此牙結(jié)石的提取對牙齒破壞性較小，進(jìn)而不會使牙齒本身攜帶的考古學(xué)信息喪失影響研究，例如牙齒的磨損微痕、牙齒疾病等。考古學(xué)是以地層學(xué)和類型學(xué)為主要研究方法，牙結(jié)石考古的出現(xiàn)是一種新的研究角度，可以帶來前者難以提供的考古學(xué)信息。

綜上，牙結(jié)石的研究對考古學(xué)研究思路和角度的拓寬影響非常大。

對于牙結(jié)石的研究目前主要有以下方面。通過牙結(jié)石的對比，可以推斷古代居民生活方式是以狩獵采集還是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為主，或者二者兼具。同時(shí)，牙結(jié)石內(nèi)含物有植硅石、淀粉粒以及纖維等，通過這些植物微粒的分析，然后與數(shù)據(jù)庫中的現(xiàn)存和古代的已知種屬進(jìn)行對照，推斷植物微粒的種屬，可以反映個(gè)體飲食及當(dāng)時(shí)的環(huán)境狀況。對于牙結(jié)石上淀粉粒的古今對比，可以看出粟、麥等農(nóng)作物的馴化過程，對研究農(nóng)業(yè)起源有著重要意義[2]。不同植物的淀粉粒在形態(tài)、類型、大小、層紋和臍點(diǎn)等方面有不同的特征，根據(jù)淀粉粒的形態(tài)特征可以進(jìn)行植物種屬的鑒定。而在偏光顯微鏡下觀察，不同種屬的淀粉粒會顯現(xiàn)出不同的消光十字，而且一種淀粉粒是否受到過人為加工（物理加工或者加熱蒸煮等）也會影響到它的形態(tài)和消光十字，因此，通過這種方法可以判斷了解古人對于相關(guān)植物的食用和加工。例如李明啟、楊曉燕等人通過對甘肅臨潭陳旗磨溝遺址人牙結(jié)石中淀粉粒進(jìn)行提取和鑒定，以不同的取樣方法進(jìn)行取樣對比及對淀粉粒的形態(tài)進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)當(dāng)時(shí)人類飲食多樣，以麥類植物、蕎麥和粟為主，也有堅(jiān)果類和豆類植物。說明距今4000年以前，人類以多樣性旱作農(nóng)業(yè)為主，采集作為其補(bǔ)充，同時(shí)大量麥類植物淀粉粒的出現(xiàn)為研究其在中國的傳播提供了證據(jù)[3]。

除卻對牙結(jié)石中包含的植硅體和淀粉粒進(jìn)行形態(tài)學(xué)分析，考古學(xué)家也從同位素分析入手。2012年，美國內(nèi)諾內(nèi)華達(dá)大學(xué)的學(xué)者理查德·斯科特和西蒙·波爾森提出了通過牙結(jié)石中的微量元素來對古代食譜進(jìn)行分析的新方法。他們對58個(gè)西班牙維多利亞中世紀(jì)及后中世紀(jì)的牙結(jié)石樣本以及一個(gè)阿拉斯加的因紐特人的牙齒樣本進(jìn)行了碳氮同位素的分析，發(fā)現(xiàn)因紐特人樣本15N的值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了西班牙的樣本，但是與文獻(xiàn)數(shù)據(jù)對現(xiàn)代格陵蘭因紐特人食用含有豐富的海洋食物的記載相符合。牙結(jié)石內(nèi)的碳和氮有著潛在的來源，雖然從牙結(jié)石獲取同位素的準(zhǔn)確性需要進(jìn)一步驗(yàn)證，但是這項(xiàng)研究的結(jié)果產(chǎn)生的穩(wěn)定同位素?cái)?shù)據(jù)與在其他獲取同位素來復(fù)原古代食譜的部位（骨膠原、頭發(fā)、指甲等）得出的數(shù)據(jù)一致[4]。

二、牙結(jié)石考古的局限性

自20世紀(jì)70年代以來，新的方法和手段不斷被提出和完善，研究領(lǐng)域不斷擴(kuò)展，對考古學(xué)問題的探討也開始注重多角度的思考，考古學(xué)領(lǐng)域關(guān)于牙結(jié)石的分析也不斷發(fā)展，但不可否認(rèn)，牙結(jié)石作為考古學(xué)研究的一個(gè)很好的切入點(diǎn)，它并非完美無缺。

牙結(jié)石的形成受到飲食結(jié)構(gòu)、文化、生態(tài)環(huán)境、歷史等因素的影響，在個(gè)體和區(qū)域上都會產(chǎn)生差異。例如，牙結(jié)石中關(guān)于植硅體、淀粉粒的研究，只能分析組成成分主要是淀粉為主的高碳水化合物的食物，而那些主成分是脂肪蛋白質(zhì)的植物（例如豆類食物）、膳食纖維類食物就很難堆積形成牙結(jié)石被保存下來。同時(shí)，纖維有清潔口腔磨蝕結(jié)石的作用，因此不利于牙結(jié)石的形成。很明顯對于那些以狩獵采集為生活方式的先民來說，牙結(jié)石就很難形成。從這些角度來看，牙結(jié)石中包含的人類信息在目前看來還是有限的，復(fù)原某地區(qū)古代人類的飲食結(jié)構(gòu)看來還需要結(jié)合利用其他手段。

人為加工致使牙結(jié)石內(nèi)包含物與食物本身有差異。人類經(jīng)歷了茹毛飲血到烹飪美食的過程，對于一些食材，先民們會對其進(jìn)行一定程度的加工，這樣不可避免地會出現(xiàn)食物的小分子結(jié)構(gòu)被破壞的情況，而食物加工和淀粉粒等之間的關(guān)系現(xiàn)在仍有研究的空間，這就使得牙結(jié)石考古進(jìn)行過程中遇到了困境。牙結(jié)石在形成過程中經(jīng)歷了一些化學(xué)反應(yīng)，例如鈣化作用，這些會使牙結(jié)石內(nèi)部保存的一些物質(zhì)產(chǎn)生變化，在不是充分了解的情況下，研究者就會遺漏一些信息?，F(xiàn)在對于各科屬種植物的植硅體和淀粉粒形態(tài)特征了解不是很全面，相關(guān)數(shù)據(jù)庫也沒有建立起來，而且多數(shù)時(shí)候我們是以現(xiàn)代的植物樣本和古代植物相對比得出一些結(jié)論，但是有些植物在歷史的演變過程中會發(fā)生一些性狀的改變，那么我們就難以辨別清所觀察到的植物微粒，它們可能是某種未知的植物。

雖然在牙結(jié)石形成之后歷史埋藏過程中很少受到污染，但是在后期提取保存以及實(shí)驗(yàn)室內(nèi)操作人員的一些不規(guī)范行為會使實(shí)驗(yàn)樣品受到污染和人為的改變。除了要考慮提取方法可能對淀粉粒造成的破壞，還需評估在此過程中對牙齒可能造成的破壞。例如Buchet等人在對法國里昂附近的兩處墓葬人群進(jìn)行牙結(jié)石內(nèi)含物研究時(shí)，先是用超聲波清洗牙結(jié)石，再用一滴30%的鹽酸溶解，之后就進(jìn)行上樣和觀察。根據(jù)Henry的報(bào)道，在牙齒表面通過刮擦的方法獲取結(jié)石并未對牙齒表面造成顯著破壞。而在洗牙實(shí)驗(yàn)中，由于使用了鹽酸導(dǎo)致牙齒釉質(zhì)被破壞。研究表明，牙結(jié)石中的無機(jī)成分主要由磷酸鈣、碳酸鈣和輕基磷灰石等構(gòu)成，這些成分可以和鹽酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。由于和鹽酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，牙結(jié)石發(fā)生溶解，其中包裹的植硅體、淀粉粒等內(nèi)容物得以釋放出來。但是鹽酸同樣會對淀粉粒產(chǎn)生一定的水解作用，特別是高濃度的鹽酸[5]。所以，在實(shí)驗(yàn)過程中存在破壞樣品的可能性，這對實(shí)驗(yàn)結(jié)果也有影響。

牙結(jié)石內(nèi)保存的物質(zhì)真的是古人類的“食物”嗎？作者認(rèn)為存在這樣的可能，古人類長期咀嚼某種植物或者其他東西，但并不是將其作為延續(xù)生命的食物，而是出于一種日常儀式或者一種文化行為，也有可能是出于另外一種治療疾病的目的，比如減緩牙周病的痛苦等等。所以不能只是單方面研究牙結(jié)石上淀粉?；蚱渌镔|(zhì)，牙結(jié)石與其出土背景和相關(guān)遺存信息之間的相互印證是很重要的。例如，牙結(jié)石和骨化學(xué)同位素等其他研究相結(jié)合，對于食物來說，為人類提供營養(yǎng)的才是真正意義上的食物，長期食用就會在人的身體內(nèi)部留下一些“蛛絲馬跡”。又或者是從牙結(jié)石上獲取植硅體，將其與從埋藏個(gè)體的腹內(nèi)食物遺存或者腹部區(qū)域的土壤中獲取的植硅體進(jìn)行對比，如果比對結(jié)果一致的話，那么這些植硅體顆粒就可能是這些人類的飲食結(jié)構(gòu)中的一部分。

由于牙結(jié)石形成過程的條件性，它會產(chǎn)生個(gè)體和群體差異，我們得出來的實(shí)驗(yàn)結(jié)論在整體的飲食結(jié)構(gòu)中所占的百分比不能夠確認(rèn)，例如，男女的社會分工不同、個(gè)體的社會階級差異等可能會造成牙垢多少或成分的差異。再者，某些地區(qū)的人類在牙結(jié)石形成過程中因受到酸性生活環(huán)境、多食面食的影響，牙結(jié)石不能夠順利地形成和保留，這樣的牙結(jié)石使得我們獲取的食物殘留不夠全面。

人類牙結(jié)石的研究可以和其他領(lǐng)域的研究進(jìn)行結(jié)合分析?，F(xiàn)在也有針對其他動(dòng)物牙結(jié)石的研究，所以人類牙結(jié)石和動(dòng)物牙結(jié)石的結(jié)合，不僅可以給出動(dòng)物馴養(yǎng)方面的信息，還能夠提供一些人類食譜的補(bǔ)充信息。

最后，牙結(jié)石在形成過程中不論是人為原因或者非人為原因都會造成磨損，這也使我們從中獲取的考古學(xué)信息只能代表某時(shí)間段，牙結(jié)石的剝落不會是完全徹底的，也就是說處于外層受力點(diǎn)的牙結(jié)石比起內(nèi)層的牙結(jié)石更加容易掉落，而新的牙結(jié)石是在原有基礎(chǔ)上形成的，所以考古發(fā)掘中發(fā)現(xiàn)的古人類牙結(jié)石有可能是不同時(shí)間跨度范圍的。

三、結(jié)語

綜合上述，見微知著，牙結(jié)石這樣細(xì)節(jié)性的遺存能夠?yàn)榭脊艑W(xué)分析提供一定的直接證據(jù)。牙結(jié)石的分析可以說給古代食譜分析注入了新的動(dòng)力，尤其是在沒有其他直接食物遺存出土的遺址，牙結(jié)石更是難得的直接證據(jù)，因此成為目前牙結(jié)石食譜分析的主流。目前，人類所能辨別的植硅石種類有限且都集中在一部分糧食作物上，想利用牙結(jié)石內(nèi)植硅石分析重構(gòu)整個(gè)先民食譜還有很多工作要做。它并不能夠提供最全面的證據(jù)，而且受到其他種種的影響，我們也不能完全迷信這種新興的研究方法。為了使牙結(jié)石考古能夠得到進(jìn)一步發(fā)展，我們應(yīng)當(dāng)揚(yáng)長避短，使實(shí)驗(yàn)方法不斷完善和規(guī)范化，使牙結(jié)石能夠在考古學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用。伴隨著生物學(xué)、化學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等多學(xué)科的發(fā)展與融合，牙結(jié)石考古經(jīng)歷多學(xué)科交叉研究會不斷成熟、不斷創(chuàng)新，更好地為考古學(xué)服務(wù)。

[1]本段內(nèi)容摘自百度百科。

[2][4]朱思媚《牙結(jié)石考古與古代人類食譜研究》，《考古科技》2014年第9期。

[3]李明啟《甘肅臨潭陳旗磨溝遺址人牙結(jié)石中淀粉粒反映的古人類植物性食物》，《中國科學(xué)（D輯:地球科學(xué)）》2010年第4期。

[5]葛威《淀粉粒分析在考古學(xué)上的應(yīng)用》，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2010年。

（作者系鄭州大學(xué)考古學(xué)專業(yè)學(xué)生）