古代生物分子在第四纪研究中的应用

从第四纪化石和沉积物中获得的古代生物分子为第四纪研究者提供了丰富和独特的有关古代生物、遗传和古环境信息的定量和高分辨率的数据.过去10多年的研究证实来自第四纪材料中的各种古代生物分子的分离、鉴定和应用的能力在不断增加.文章总结了古代生物分子在第四纪研究中的最新进展,主要包括以下几个方面的内容:1)不同类型的古代生物分子在地质体中的保存和降解;2)古DNA和古蛋白序列中的生物遗传学信息;3)单体分子同位素与第四纪古环境和古气候研究;4)建于古代生物分子水平上的第四纪年代学.作者预见对第四纪地层中的原位和分散保存的古代生物分子的研究将在广度上以多分子综合研究而深度上与单体分子同位素技术相结合,为第四纪科学家们提供大量解决地质学和演化生物学问题的高精度数据.随着地球化学和分子生物学技术的不断改进以及人们对古代生物分子的降解过程和机制的进一步理解,对古代生物分子的研究无疑将进一步促进和推动第四纪科学研究的发展.     

四川剑门关侏罗—白垩系红层分子化石的古环境和古气候意义

利用气相色谱－质谱仪从四川剑门关侏罗－白垩系红层中检测出包括正构烷烃、类异戊二烯烃、长链三环萜、霍烷及甾烷等系列分子化石。分析了这些分子化石的分布特征及其来源，利用分子化石的多项参数（如w(C21^-)/w(C22^ ),w(Pr)/w(Ph),w(Pr)/w(nC17),w(Ph)/w(nC18)，伽马蜡烷指数、甾烷等）对沉积环境的盐度、氧化－还原条件、陆相标志等方面作了探讨。这些分子化石参数证实中侏罗世－早白垩世，剑门关－带的沉积环境应为低盐度淡水、弱氧化的陆相沉积环境，所研究的陆相样品高碳数正构烷烃均以本植物有关的C27，C29为主峰，未出现草本植物的C21主峰，反映了研究区总体格局是一种以木本植物占绝对优势、温暖湿润的气候环境，与红盆发育的气候条件吻合，充分体现了分子化石在恢复古环境、古植被和古气候方面有极大潜力。     

四川珙县石碑恐龙化石埋藏地红层分子化石特征及其古环境意义

利用气相色谱-质谱仪(GC/MS)从四川珙县石碑恐龙化石埋藏地早侏罗世红层中检出了包括正构烷烃、类异戊二烯烃、长链三环萜、藿烷和甾烷等系列分子化石,这些分子化石来源于低等菌藻类生物和水生、陆生高等植物。利用这些分子化石的特征讨论了恐龙生活时代的古环境特征。姥鲛烷与植烷的比值(Pr/Ph)表明该恐龙化石埋藏地的沉积环境应为淡水、弱氧化的湖泊环境。所研究样品高碳数的正构烷烃均以与水生大型植物有关的C25为主峰,并具有来自陆生高等植物的C27～C31正构烷烃,反映出研究区湖盆水体中发育水生高等植物,周围陆地上发育木本和草本植物的古植物特征,体现了分子化石在恢复古环境研究方面的潜力。     

寒区环境中的古DNA分子

寒区埋藏环境常年处于负温条件下,土壤冻结或冰的形成过程产生封闭作用,可以隔离造成埋藏生物遗体同DNA氧化分解的氧气之间的接触.由于液态水含量极大地减少和冰胶结作用,使得主要依赖于液态水而发生的生物大分子的化学分解以及生物降解反应作用减慢,有机体没有成岩过程中降解以及水解作用,从而使古DNA分子可以得到较好的保存.目前绝大多数关于古DNA研究的重要成果所使用生物材料均来自寒区环境,最为引人注目的有关猛犸象、棕熊和企鹅化石古DNA的研究.这些研究分别从个体、种群和同一种群在不同时间尺度上描绘了它们与现代生物种之间的亲缘关系、过去发生的生物迁移和空间隔离以及特定生物分子水平上的时间演化.从目前来看,大量的生物标本很好地保存在那里,以至于单一考贝基因都可以获得,因此是获取古DNA并获得相应遗传信息的理想地区.     

科技考古学

科技考古学王昌燧（中国科学技术大学结构分析开放实验室合肥２３００２６）关键词科技考古，物质遗存，年代测定，古环境，矿料来源考古学是一门研究古代实物遗存、探索人类社会历史的科学［１］，然而考古学的基本理论──器型学和层位学来自生物分类学和地质地层学，这...     

泥炭分子化石单体碳氢同位素的古气候意义

为了查明泥炭分子化石记录的古植被状况与古植物学分析结果的差异，并进一步探讨这些分子化石所记录的古气候信息，本文利用气相色谱仪(CC)、气相色谱—质谱联用仪(GC—MS)、气相色谱—燃烧-同位素比质谱仪(GC-C-IRMS)、气相色谱-热转换—同位素比质谱仪(CC—TC—IRMS)详细分析了一个40cm(约220年)长的泥炭岩芯中的分子化石及其单体碳、氢同位素组成。正构烷烃分子化石的主峰化合物(C23)及其碳、氢同位素组成与温度有很好的对应关系，工业革命以来化石燃料的燃烧效应也在单体碳同位素上反映出来。这些结果反映了泥炭分子化石具有很好的古气候和古环境意义。     

用于构建生物系统发育树的古DNA序列

主要综述了古 DNA研究进展以及结合古 DNA序列和基因库中的数据构建系统发育树。这些研究能解决许多有关演化生物学、考古学、人类演化及迁移、动植物的家养和驯化过程及早期农业的发展、考古点的动植物残骸的精确鉴定及地质演化等问题。另外 ,还列举了一些重要的实例     

开展华北地台古元古代早期微古植物群与真核生物研究

深入开展古元古代早期（2500－1800Ma)微古植物化石研究，查清其产出层位、种层组成、组合特征、时空分布规律等，在古元古代晚期长城系层位之下建立一个目前世界上时代最老、层位最低的真核生物的微古植物化石组合，这是在国内外该时期生物地层学研究中一个全新的课题和极待解决的问题。通过比较形态学、分子古生物学和古生态学研究，查清微古植物群中真核生物的生物学属性，追索真核生物产出的最低层位，探索真核生物的起源，为探讨地球早期生命演化提供直接的化石证据。开展古元古代早期微古植物群研究和探讨真核生物的起源，不但具有地层划分与对比的实际价值，而且在生物学研究具有重大的理论意义。．     

中国首例猛玛象古DNA序列

古ＤＮＡ(ａｎｃｉｅｎｔＤＮＡ ,ａＤＮＡ)是指博物馆标本、生物遗骸和古生物化石中的ＤＮＡ .1 980年我国湖南医学院报道了有关约 2 0 0 0多年前长沙马王堆汉代女尸的古核酸研究成果 ,这是世界上最早的一例古ＤＮＡ研究[1 ] .自 1 984年Ｈｉｇｕｃｈｉ等[2 ] 首先从一种已绝灭约 1 40ａ的南非斑驴 ( ｑｕａｇｇａ)标本中提取了线粒体ＤＮＡ ,并用于与现代生物种的对比研究 ,在世界范围内掀起了古ＤＮＡ研究的热潮 .在过去 1 0多年里 ,古ＤＮＡ研究在演化生物学、人类起源、动植物的家养和驯化、考古学等研究领域取得了许多重要的成果 .目…     

植硅石研究在考古及古环境解释中的应用

植硅石研究在我国是近二、三十年才开展起来的一门研究古气候、古环境的新兴的边缘学科，国外开展较早，且广泛地应用于考古及古气候和古环境的解释中。我国虽起步较晚，已在考古学及植物起源、古环境解释中已取得可喜成果。由于我国历史悠久，考古遗址很多，加之幅员辽阔，具各种植被类型的土壤，研究领域广阔，所以我国将在国际植硅石研究中发挥非常重要的作用。     

面向古生物学家的DNA序列：来自古老分子的新挑战

分子古生物是近年来迅猛发展起来的介于传统古生物学、分子生物学和有机地球化学之间的一门新兴边缘学科，是目前世界上古生物学领域的一个前沿阵地，分子古生物学研究不仅可以使人们以分子水平上认识，解决演化生物学问题，而且可以广泛应用于第四纪地质，能源科学，高分辨率地层学，考古学，环境科学，法医学等诸多领域。本文重点介绍了如何利用现代和化石ＤＮＡ资料，去研究演化生物学的问题，并简易，通俗地介绍了这一研究领域的     

古海洋研究中的地球化学新指标

有机地球化学与微量元素地球化学古环境指标及其相关的同位素指标已成为追溯古全球变化与古海洋生物地球化学演化的有力工具。从古环境替代指标的示踪原理和应用的角度，综述了有孔虫碳同位素、有机地球化学整体指标、生物标志化合物、单体有机分子同位素、微量元素等在古海洋古环境研究中的应用及相关的研究动态与进展。指出古海洋研究正从以恢复古海洋的物理参数（温度、盐度、古洋流等）为主，向着揭示古水团演化、古生产力、古营养状况、碳贮库及碳循环等古生物地球化学演化过程方向纵深发展。     

泥炭沼泽有机地球化学研究进展

近几十年来，国内外泥炭沼泽地球化学研究取得了一系列重要进展，特别是在脂类化合物和稳定同位素等方面。泥炭沼泽是一个良好的地质档案，泥炭纤维素碳、氢和氧同位素组成和比值是环境变化的综合参数，沉积脂类化合物含有反映有机质母源先质的骨架结构，这些标志物高分辨率地记录了全新世以来古气候、古植被和古环境的演变信息，在当今全球变化研究中占有相当重要的地位。本文综述了泥炭沼泽地球化学研究进展，侧重于泥炭沼泽脂类化合物和稳定同位素等标志物的地球化学研究现状和发展趋势；侧重论述了研究技术的发展、定性说明到定量分析的过渡、研究精度的提高及存在的问题，分析了这些分子标志物与植被演替、气候变迁和环境变化间的对应关系，指出了我国在该方面的薄弱之处以及需加强的领域。     

古环境DNA与环境考古

古环境DNA(ancient environmental DNA,简称ancient eDNA)指保存于古环境样品中的生物古DNA(ancient DNA,简称aDNA).与直接从古代生物遗存内获取的单一物种古DNA不同,古环境DNA为多种生物的混合DNA,常常以小片段DNA分子形式吸附在腐殖质和矿物颗粒上,主要从粪化石、牙结石、肠道残留物、冰川、冻土、泥炭、湖泊、海洋、洞穴和遗址沉积物等环境样品中获得.古环境DNA研究自1998年开始兴起,经历了早期的DNA条形码(DNA barcoding)古代物种鉴定,到DNA宏条形码(DNA metabarcoding)古代生物类群恢复,再到近期的鸟枪法宏基因组(shotgun metagenomic)古生态系统重建等发展历程,目前已形成了完善的研究体系,可以完成对古环境样品中大部分动物、植物和微生物物种的检测.相比于传统的动植物化石形态鉴定手段,古环境DNA研究具有样品用量少、方法简单快捷、不依赖于化石、一次实验可以确定大量物种信息等优势.目前,国际上的古环境DNA研究在古生态环境重建、古代农业发展、古代人类食性、人类扩散历史和人类活动对环境影响等环境考古领域的应用都取得了良好的进展并发表了大量成果,但国内相关研究还少有报道.本文综述了古环境DNA技术的发展、研究方法、应用方向及存在的问题等内容,认为随着古环境DNA研究技术的日趋完善,其在环境考古学中的应用前景也将更加广阔.     

开展华北地台古元古代早期微古植物群与真核生物研究

深入开展古元古代早期 (2 5 0 0～ 180 0Ma)微古植物化石研究 ,查清其产出层位、种属组成、组合特征、时空分布规律等 ,在古元古代晚期长城系层位之下建立一个目前世界上时代最老、层位最低的真核生物的微古植物化石组合 ,这是在国内外该时期生物地层学研究中一个全新的课题和极待解决的问题。通过比较形态学、分子古生物学和古生态学研究 ,查清微古植物群中真核生物的生物学属性 ,追索真核生物产出的最低层位 ,探索真核生物的起源 ,为探讨地球早期生命演化提供直接的化石证据。开展古元古代早期微古植物群研究和探讨真核生物的起源 ,不但具有地层划分与对比的实际价值 ,而且在生物学研究上具有重大的理论意义     

中国环境考古学的兴起、发展和展望

环境考古学是一门介于考古学与第四纪环境学(或古地理学)之间的边缘学科。它出现于20世纪之初,经过近1个世纪的摸索和实践,在理论和方法上日趋成熟。中国环境考古学出现较晚,但发展迅速,已经形成以人类生态系统理论为依据,以聚落和遗址古环境分析为主要手段,以探讨古代人类行为及其文化的形成、发展和演变的环境背景为目标的新型交叉学科。目前,它已经逐渐得到了中国考古学家的广泛认同,并成为考古学研究的重要组成部分,在涉及人类起源、MIS3阶段旧石器晚期文化革命、旧—新石器文化过渡以及农业起源、文明起源等一系列关键问题的研究中发挥着重要作用。     

古高梁河演变及其与古蓟城的关系*

古高梁河对北京城的选址和发展起到了重要作用。以往研究者对古高梁河的名称界定不一致,古河道的年代和规模也比较模糊。借助多年来实地考察的成果,选取古高梁河沿线的典型剖面,用¹⁴C、光释光、热释光等测年方式,结合地貌学、考古学和历史地理学的方法,确定古河道的年代,以此近似地复原古高梁河的演变和分布特征。通过以上分析,得出以下结论: (1)古高梁河的称呼比“三海大河”的称呼更恰当,表达全新世中晚期由石景山经“三海”到亦庄的永定河故道。(2)古高梁河河道发育的年代上限在5000—4000 a BP,下限应在西汉末年至东汉初年。(3)古高梁河规模比古清河和古 水小。(4)古蓟城的选址与古高梁河密切相关,古蓟城选址于古高梁河与古 水故道之间的高地之上,是古高梁河要津上的城池。     

山西薛关古遗址的岩土样品分析研究

本文通过对薛关古遗址几个岩土样品的孢粉分析、粒度分析及X衍射光谱分析,讨论了薛关遗址的古植被和古气候环境,并以此为例,探讨了岩土样品的多项分析在环境考古学研究中的重要意义。     

仰韶文化人类遗骸古DNA的初步研究

近20年来, 古DNA研究技术和方法已迅猛发展.目前从古人类残骸中获取DNA序列, 进而讨论人类的演化、亲缘关系和迁移成为分子人类学的一个重要方向.本研究对采自陕西临潼仰韶文化6 000多年前的姜寨遗址第一期和第二期文化层中的古人类残骸进行古DNA提取、扩增和测序, 获得了169 bp的线粒体高变控制区Ⅰ的古DNA片段, 与现代西安人同源性序列有2个位点的突变.另外, 通过在不同实验室进行重复性实验和系统发育分析等方法详细地论证了所获得的DNA序列的可靠性.在所研究的6个姜寨遗址样品中有3个样品获得古DNA序列, 古DNA的提取成功率为50%, 高于一般的古DNA研究材料的提取率, 说明姜寨遗址的人类残骸是研究古DNA的理想材料, 为今后从分子水平上研究姜寨遗址及其他同地区仰韶文化遗址的古人类墓葬及中国古人类分子演化关系奠定了基础.      

硅质岩研究中的若干问题

硅质岩中隐藏着十分丰富的古地理、古环境、古构造及古气候、物源及成岩成矿等信息，而且硅质岩抵抗后期改造的能力较强，各种成因信息被较好地保存下来，为解决硅质岩的成因及相关的地质问题提供了有利条件。由于硅质岩粒度细，结构致密，野外研究取证工作有很大难度，室内研究成为重要的方式和手段。但目前的研究中还未解决成因的特征指示元素的载体问题和成因属性，不加区分地使用全岩化学分析和微量元素分析结果进行成因判别，使其成因的多解性和人为性成为一个普遍问题。本文从硅质岩的建造、组构、古生物、阴极发光特征等方面讨论了可反映硅质岩成因的若干问题，所以也是今后进行硅质岩研究中应该注意和解决的问题。