虱膠中保存的DNA揭示木乃伊秘密

吳青

任何有通過放大鏡逮虱子體驗的人都知道，雌性頭虱用于把虱卵黏附在人類毛發(fā)上的黏合劑是多么有效。一旦虱卵粘在了毛發(fā)上，想把它們弄下來就很困難?？茖W家曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)，哪怕過了1萬年，虱卵仍然死死貼在古人的毛發(fā)上。

有科學家2022年1月宣布，他們通過研究發(fā)現(xiàn)了虱子的黏合劑——虱膠的不凡之處。

他們發(fā)現(xiàn)，虱膠竟然能完好保存它所包裹的任何生物材料，其中包括虱子的人類宿主的DNA。這項研究令人想起著名科幻影片《侏羅紀公園》中的情節(jié)。在該影片中，吸食恐龍血液的蚊子后來被封閉在琥珀中，科學家從這些蚊子體內(nèi)提取到了恐龍的DNA，由此克隆出恐龍，讓恐龍再度徜徉在地球上。

恐龍在電影《侏羅紀公園》中復活

在這項新研究中，科學家的研究對象是阿根廷安第斯山上2000～1500年前的古人干尸（木乃伊）。雌性虱子從其繁殖器官分泌黏合劑，用于把自己的卵子附著在人類毛發(fā)上。在此過程中，人類的一些頭皮細胞被包裹在了虱膠中?？茖W家從虱膠中提取這些人類細胞并測定其基因組，發(fā)現(xiàn)這些古人并非是當?shù)厝耍莵碜赃b遠的他鄉(xiāng)。他們還發(fā)現(xiàn)，虱膠保存DNA的能力堪比牙齒保存DNA的能力，更比其他常見的DNA來源（例如頭骨中密度高的巖骨）的保存能力好。這意味著，進入古人毛發(fā)、衣物和其他織物中的虱子可能為辨識其人類宿主提供珍貴的DNA樣本。

更重要的是，這項新的研究方法讓科學家能夠不使用侵入性或破壞性的技術(shù)就能提取和研究DNA。而采用侵入性的技術(shù)，例如鉆開頭骨來提取保存在古人遺骸中的DNA，常常會引發(fā)相關(guān)族群的擔憂。

虱膠示意圖

這項新研究的目的，是通過探索南美洲木乃伊來進一步了解南美大陸的人居歷史。為該研究提供頭虱的兩具木乃伊，來自位于今天阿根廷圣胡安省的安第斯山上的一個已有兩千年歷史的洞穴，這里也是一個古人類住地。在這個寒冷、干燥的地區(qū)，哪怕是山谷也有近3000米的海拔，人類干尸及其體表寄生蟲由此得到完好保存。

在這項研究開始時，科學家只是推測（而非確切知道）在虱膠中可能存在DNA。運用一種能與DNA結(jié)合的染劑，并采用一種特殊的成像技術(shù)，科學家發(fā)現(xiàn)了保存在虱膠中的人類細胞核。接著，他們把一根管子插入虱膠中提取DNA樣本。從這些樣本可以看出這些木乃伊和兩千年前居住在亞馬孫地區(qū)的人們之間的基因聯(lián)系。居住在當今阿根廷安第斯山上的安希爾塔人，其實原本生活在位于今天亞馬孫地區(qū)的委內(nèi)瑞拉和哥倫比亞雨林中，但后來遷徙到了阿根廷。這類信息有助于科學家還原南美洲的史前（有文字記錄之前的）歷史，這些歷史在阿根廷尤其復雜。因為殖民等因素，幾百年來，當?shù)卦S多原住民族已被滅絕、驅(qū)逐或同化。

為了證實自己的發(fā)現(xiàn)，科學家還檢測了這些虱卵本身的DNA，并與其他已知虱子群體的虱卵DNA比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這些虱子也都是隨其人類宿主從亞馬孫地區(qū)遷徙到安第斯山上的。由此，完全獨立的兩條線——人類DNA和虱卵DNA表明了完全相同的進化史。

因為虱膠能保存它所包裹的所有生物材料，所以科學家在虱膠中也發(fā)現(xiàn)了既不屬于人類也不屬于虱子的DNA。科學家在虱膠中除了發(fā)現(xiàn)多種細菌的菌株外，還發(fā)現(xiàn)了最早的默克爾細胞多瘤病毒。這種直到2008年才被發(fā)現(xiàn)的病毒會導致皮膚癌?？茖W家推測，頭虱在這種病毒的傳播中可能也起了作用。

科學家還檢測了虱卵形態(tài)以及虱卵附著方式與人類宿主之間的關(guān)聯(lián)。例如，在寒冷環(huán)境中，虱子在人類宿主身上產(chǎn)卵的位置總是靠近溫暖的頭皮。由于受檢測的虱卵幾乎都位于木乃伊的頭皮上，因此科學家判斷這些古人生活在寒冷環(huán)境中，而環(huán)境狀況在他們的死亡背景中也是重要因素。

總而言之，這項新研究有多方面的重要意義。首先，科學家能夠從虱膠這樣看似微不足道的初始材料測序基因組。其次，頭虱至少有助于我們了解古人類的遷徙，還可能幫助我們了解更多的古代信息。

大量證據(jù)表明，人類祖先與虱子共存了至少好幾百萬年時間，而科學家現(xiàn)在才剛開始通過探索虱子的基因組來了解虱子的移動、傳播以及與靈長類一起的演化情況，例如人類從何時開始穿衣服?？梢钥隙ǎ訉嬖V我們更多有關(guān)人類歷史的信息。

科學家通過對木乃伊和考古遺址的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)許多古代人群中都存在頭虱和衣虱，而且這些虱子的種類很多?？茖W家甚至還發(fā)現(xiàn)了古代南美洲人用于清理虱子的梳子。對科學家來說，幸運的是這些梳子不怎么有效，從而讓古代木乃伊頭上的虱子和虱膠保存至今。

在一些博物館和私人收藏中不乏虱子，這些虱子散落在毛發(fā)、織物和衣物中?？脊艑W家對其中許多考古材料的背景情況完全不了解，這是因為這些材料是多年中在不同時間從不同遺址采集的，具體的對應情況早已不明。但這些材料上的虱卵在其人類宿主被歷史徹底遺忘后仍舊存在，為考古學家了解古人的更多情況提供了一種可能，即把虱卵與某個具體的人對上號。

有木乃伊出土的安第斯山

古人用于除去頭虱的梳子