破解冰人死亡之谜

2012-04-29 00:44刘声远
大自然探索 2012年4期
关键词:箭头科学家

刘声远

1991年9月19日,两名德国旅游者在意大利境内的阿尔卑斯山登山的途中迷了路,却有了一个恐怖的发现——一具男尸的头部和肩膀从冰中浮现出来。人们最初以为这是一名不幸遇难的登山者,但尸体的一些随身用具,如皮革、手编绳子及燧石刀等,看上去很不寻常,死者显然不是一名普通的登山者。最终,分析证实此男子死于5300年前,山上的空气和冰雪早已把他转化成了一具干尸(木乃伊),而且没有任何腐烂迹象,四肢甚至眼球都依然完整。根据发现地的名字,这具古尸被尊称为“冰人奥茨”,简称“奥茨”,是迄今为止发现的最古老、最完整的人类遗骸。奥茨的发现震惊了世界。

奥茨如今被保存在意大利博尔扎诺市一家博物馆,距离其发现地仅50千米。它被放在一个以传统方法建造的地窖里接受人们拜访,地窖温度保持在-6.5℃,相对湿度为98%。不久前,为了进一步探索奥茨的秘密,负责照管奥茨的专家们打算让这具冰尸解冻。多国科学家闻讯蜂拥而至,希望能亲手用仪器探索这个古人的死因和他生活的时代。不过,他们只有9小时的时间,之后奥茨将再度冰冻。

这是一次具有风险的研究行动,因为科学家不知道奥茨体内如今是否还有活的微生物,解冻是否会带来意想不到的后果。此外,进入解剖室的科学家自身也可能携带病原体,有可能感染奥茨,使之遭到破坏。总之,稍有不慎,解冻就可能给奥茨带来巨大破坏,而科学家迄今只能依赖这唯一一具干尸来了解人类历史的一个重要时期。

冰人生活在一个重要的历史转折时期。

奥茨之所以独一无二,是因为他来自于欧洲石器时代即将结束之际,这是一个重要的历史转折时期。在这个时期,人类依然使用石器,但很快他们就会掌握金属熔炼技术。5300年前,欧洲大陆上还没有国家,没有国王,甚至没有轮子。在阿尔卑斯山谷,生活在一些小型定居点的人们刚刚开始种植小麦和大麦等农作物,放养山羊、绵羊和牛,其余山民则仍然以游猎为生。

人口增加,农业刚刚起步,人们自然要争夺土地及土地上的资源。被冰川完好保存的奥茨的随身装备,为我们了解这段历史洞开了一扇重要的窗口(因为文字还要再过一千年才进入这片地区)。科学家可以通过检验这些物品,了解当时的文化和奥茨去世前的生活。以奥茨脚上的一只草鞋为例,它不仅是最早的同类样本之一,而且做工惊人的复杂,使用了三种材料——草、动物皮和绳子。石器时代的人们应该不会总是穿着鞋子,但如果奥茨知道自己要跨越阿尔卑斯山的陡崖和冰川,穿上这样的鞋子就非常必要。他的种种随身物不仅告诉了我们当时个人生活的一些细节,而且证明石器时代的技术已经相当高超。

奥茨的背包上有木框架,颇有现代背包族的“范儿”。一只当初可能系在他的腰上的皮袋,就像现在的腰包。他的随身物中还包括当时被认为有药用价值的木耳,以及用来携带炽热的灰烬以便生火的枫叶。奥茨还带着武器,这很重要。发现他的尸骸的地方距离下面山谷中的定居点有3000多米,他独自一人进入深山无疑危险重重,山里到处可见狼、野猪和熊,而且各定居点与猎人之间的冲突也在所难免。

除了刀,奥茨还有一副弓箭。他的箭袋是迄今为止已知最早的箭袋,里面装着精心制作的十几支木箭,用作箭头的燧石被打磨得如剪刀般锋利。桦树树脂将箭杆与箭头黏合在一起,箭杆上还粘着羽毛,目的是让箭在飞行途中保持稳定。但不知由于什么原因,弓和箭都还没有制作完成。这样的武装能有什么用处呢?

此外,奥茨还带着一件对他那个时代来说十分先进的武器:一把铜斧。科学家之前一直认为阿尔卑斯山地区直到公元前大约2000年才开始炼铜,但碳测年显示,奥茨的铜斧的制作年代比这要古老得多,这意味着5300年前的阿尔卑斯人已懂得怎样把富含铜的岩石加热到1093℃以提炼出铜来。这无疑是一个重大发现。

这是一桩史前谋杀案。那么是谁杀死了冰人?

在过去20年中,科学家已经掌握了有关奥茨的大量情况。他死时有40多岁,身高1.57~1.65米。在他的头发中检出高含量的铜和砷,他的肺发黑(可能是吸入了篝火烟雾的缘故),他的铜斧中纯铜含量高达99.7%。根据这些,科学家猜测他的职业与炼铜有关。另外,科学家根据他的胫骨、股骨、盆骨和肌肉发育等检测情况,确信他经常长距离登山,他的手掌的柔软度也暗示他不是在地里劳作的农民。科学家推测,他有可能是高山牧羊人或猎人。奥茨的肠道中有鞭虫,指甲上有鲍氏线(指甲一度停止生长,再度生长时留下的纹路),这暗示他在死前半年中得过三次较严重的病,最后一次是在他死前两个月,病情持续了大约两周。奥茨的牙齿状况不好,有可能是因为他的高谷粒、高碳水化合物饮食。

尽管有很多发现,但关于奥茨的死因却一直没有定论。很多年里,科学家都相信奥茨是在一场风暴中冻死的,因为对他进行的CT扫描和X光检测只发现了断骨,并未发现致命伤。然而,在发现奥茨10年后的一天,一位放射学家在研究冰人的X光摄片时发现,有白色物体卡在冰人的肩背里面,而进一步的CT检查发现,这是一只石箭簇(箭头)。难道这就是奥茨的死因?

从这只箭头的位置分析,当初应该有人在略低一点的位置从背后向奥茨射箭,箭穿透奥茨的肩胛骨后击穿动脉血管,导致他流血不止,很快死亡。如此看来,这是一桩史前谋杀案。那么,是谁射杀了奥茨?杀人目的又是什么?多年来,科学家致力于破解冰人死亡之谜。

2011年10月下旬的一天,在博尔扎诺博物馆小小的手术室里,20多位来自各国的专家聚集在一起,共同检验这具木乃伊,目的之一就是观察冰人的致命箭伤。

在脱离冷冻环境一夜后,奥茨已完全解冻。为了防止它散架,科学家将它放在一个特制的箱子里,这样就能保证在移动时不会被损坏,也不会改变四肢的位置。解冻后,冰人的关节可以动了,可只有9小时的研究时间,科学家必须争分夺秒。

科学家迅速地把奥茨的头部向下翻转,以便观察他左肩里的箭头。这只箭头或许能提供重要线索:他是在与其他定居点的部落人的冲突中被杀?是被争夺领地的对手猎人所杀?还是被嫉妒他的本族人所杀?

在内窥镜引导下,检测仪器进到离箭头只有1厘米左右的地方,却被奥茨的身体组织挡住了去路。时间一分一秒地过去,科学家进退两难,他们必须做出一个重要决策:是否另开一道切口取出箭头?

事实上,科学家对冰人奥茨并不能进行真正意义上的尸检。他被视为一个文化宝藏,不仅是因为他来自于5300年前,还因为他的遗骸能完好保存至今太难了。当初,奥茨是在登上高出下面山谷至少3000米的山顶冰川后丧身的,通常情况下,迷失在冰川上的尸体大多会被冰河掩埋、裹挟,随岩石一起逐渐下滑,并在此过程中被彻底毁掉。阿尔卑斯山冰川每年平均移动30米,只需几百年时间,被冰川裹挟着下滑的大部分残骸就会到达融冰底部边缘。

奥茨的死是不幸的,但对考古学家来说,他死亡的地点真是再好不过了。太阳和风让他的尸体彻底变干,他身体两侧的岩石则构成一个小堑壕,并最终充填30厘米厚的冰雪,阻止冰人滑进周围四处可见的冰河。保存奥茨仿佛就是天意。

凶手为什么要杀死冰人?

早在发现奥茨10年后,科学家就已知道他是被射杀的,但迄今无人实实在在地检验过甚至看过杀人凶器——那只箭头。尽管这样,科学家再三考虑后还是决定不另开一道切口,以免伤及这具木乃伊。

这只箭头的确是奥茨死亡案的一个关键证据,但也非唯一证据。有微观证据表明,他在死之前几天里一直都在逃命。这些微观证据是来自于他的肠道的花粉。在安第斯山地区,从晚春到初夏,无论走到哪里,空气中都飘散着大量花粉。在不同的海拔生长着不同的树木,释放着不同的花粉。在奥茨遇难地,低海拔地区主要分布着角树,高海拔地区则覆盖着针叶林。在奥茨的肠道里,科学家发现了一层角树花粉和一层针叶树花粉——显然,他从山下爬上了山。但奇怪的是,在针叶树花粉层上面还有一层角树花粉——这表明奥茨先上山,然后下山,接着再上山,直到死亡。他为什么要这么做呢?

更多的法医证据表明,冰人在最后的日子里可能经历了逃亡,被人追踪,与杀手肉搏,直至死亡,其右掌上的一道很深的割痕可能就是他与人用刀肉搏的结果。不过,有一个矛盾的地方:冰人的铜斧很贵重,杀手为什么在杀死他后不把铜斧拿走?

由于致命一箭的箭杆从未被发现,一种可能的解释是,凶手做事非常谨慎,他之所以取走箭杆,留下铜斧,是为避免自己的杀人行为暴露。或者说,他不想让人知道奥茨是被杀死的。

科学家此前曾扫描奥茨的头骨,发现其摄片的一些区域比其他区域暗。暗色区域可能是出血造成的,而出血只可能发生在人还活着时或死亡过程中。因此,大脑出血有可能成为奥茨在死前头部遭到重创的证据。在最新研究中,科学家取出大脑样本进行检验,结果发现脑质中的暗色团块含有血液,证实奥茨在死前头部确实遭受重创。那么,这种重创是什么原因造成的呢?要么是被杀手击中所致,要么是中箭坠倒,头碰在岩石上所致。大脑出血证实奥茨的死很惨烈。

冰人不能解冻太长时间。带着对冰人之死的种种疑问,科学家转而寻找能证实冰人身份的线索。虽然贵重铜斧暗示奥茨拥有一定的社会地位,但他的身份究竟是什么呢?农夫、猎人还是牧羊人?有一个人可能找到了答案,他就是10年前发现那只箭头的放射学家。

多年来,这位放射学家看过冰人的无数摄片。这一天,他在研究这些熟悉的图像时,突然有了新的发现:一个大大的、中空的、此前未被注意到的器官——胃。胃是人体的基本器官之一,个头又比较大,怎么会一直未被人注意到呢?原因很简单:它没呆在自己应该呆的位置上,而是移到了别处。

当冰人被发现时,他面朝下地靠在一块岩石上。在他拥抱这块岩石的5300多年里,数吨冰也压在了他的身上。冰人被挤压在上面的冰和下面的岩石之间,身体逐渐变得平展,一些器官被挤得挪动了位置。胃通常位于人体上腹部,当人站立时,胃会下移一点点;当人趴着时,胃会上移一点点。而当大量冰压在一个趴着的人身上时,此人的胃就会上移很多。科学家此前一直未注意到奥茨的胃,就是因为它已移动到太靠上的位置。

科学家通过奥茨的口腔插入内窥镜,再下到喉咙,希望能达到胃部,可冰人的身体被压得太紧,内窥镜无法到达那里。科学家只好另辟蹊径,通过冰人腹部一个原有的切口进入了他的胃——已被挤压得几乎进入胸腔。检测发现,胃中充满食物,包括麦粒、油脂和肉。麦粒是人类最早种植的粮食之一;肉是阿尔卑斯野山羊肉,这种羊至今仍见于阿尔卑斯山地区。最后一餐证实了冰人生活在一个历史转折点——他和他的部落成员刚开始发展农业,但仍需依赖来自野生动物的肉食。如此看来,奥茨可能是一个猎人,但生活在一个小型农耕部落。不管他以什么方式谋生,营养看来都还不错。

冰人死因仍未彻底破解。

9小时后,奥茨被重新缝合和冻结。这次检测共获得149个生物学样本,足够科学家研究好几年了。其中最重要的样本当属那些包含着冰人DNA的样本。如果能重建冰人的DNA片段,科学家就有可能了解奥茨的大量身体特征,例如眼睛颜色、疾病历史和基因变异。不过,这亦非易事。一方面,冰冻有助于冰人DNA的保存,但另一方面,这是一具水分很多的湿尸,而水分是非常不利于DNA保存的。

DNA测序的具体步骤是:第一步,运用钻石刀刃的锯子,把奥茨的骨骼样本切割成小片。第二步,把微小的骨骼样本放进一个里面装有一只钢球的容器里,然后高速摇晃容器,钢球就会粉碎样本,让单个的细胞分裂。第三步,加入不同的化合物,降低提取DNA的难度。几天后,剩下的就是金色的纯DNA和清水的混合物。

古代DNA与现代DNA有很大的不同。古代DNA的最大问题之一是污染。所谓DNA污染,是指外来的DNA——无论是来自于微生物还是其他人体的DNA,与被研究的DNA混合。对冰人来说,多年来无数人接触过他,因而完全有可能留下他们自己的DNA。

科学家从奥茨的骨骼深处提取到很纯净的样本,其中97%属于奥茨本人,另外的3%是污染物。经检测,大部分污染物来源于导致莱姆病的一种细菌。莱姆病由细菌引起,由扁虱传播给人,如果不加治疗,患者可能出现肌肉无力、关节严重肿胀等症状。这是迄今发现的最早的莱姆病案例。莱姆病在今天很常见,而奥茨的基因里包含导致莱姆病的细菌DNA,则证明这种疾病至少与石器时代一样古老。奥茨的DNA之所以很独特,是因为它们来自于一具保存完好的冰尸。

在对奥茨的DNA片段进行了98%的重建后,他是怎样一个人就清晰地浮现了出来。在决定眼睛颜色的基因的染色体上,有一个遗传标记显示奥茨的眼睛为褐色。其他标记显示,奥茨的遗传特征与撒丁岛人而不是阿尔卑斯人接近。科学家还发现,奥茨与21世纪的人类共患的疾病不只是莱姆病。

在奥茨基因组测定中,科学家还发现了他的心脏病遗传标记。通常,心脏病被认为是一种现代病,但奥茨既不肥胖也不懒惰,怎么会得心脏病呢?实际上,有很多种疾病过去被认为是近一两百年中才出现的现代病或称文明病。而科学家的最新研究则证实,许多所谓“现代病”其实古代就有。比如,CT扫描发现奥茨的血管有硬化特征,这表明尽管奥茨一生劳作,吃的是有机食物,但他的动脉却与21世纪的多数40岁男性没有什么两样。这其实也没有什么可奇怪的。5000年看似漫长,不过只包含了250代人,从遗传角度说只是一瞬间而已。所以,人类的基因组从奥茨时代至今几乎没有改变。

不过,有些基因对环境和文化因素的适应性变化还是很快的。更多的DNA证据暗示,奥茨生活在一个大转变时期,他的基因揭示他不耐受乳糖,成年后的他不能消化牛奶。许多人以为不耐受乳糖是疾病或过敏的结果,其实这是人类原有的一种状态,在石器时代,所有人都不耐受乳糖。事实上,在遥远的过去,所有人在婴儿时期可能都能消化牛奶,但随着年龄增长而失去这一能力。奥茨也是如此。不过,在他生活的时代和地点,一个特定的基因刚开始变异,这种变异很可能是对随着农业和畜牧业发展、牛奶越来越多的反应。这个变异让成年人也能消化牛奶。这一进化过程如今仍在继续。今天全球范围内大约40%的人能消化牛奶,而在奥茨的生活地点阿尔卑斯山地区,这个比例高达85%。

虽然DNA分析暗示奥茨生活在大变革时代,但对于他究竟是怎么死的,却未能给出多少线索。这就留下了一些重要奥秘:奥茨死前究竟在山上干什么?他因为什么原因被杀死?一个关键线索从对冰人胃内物的检测中浮现出来。这些胃内物显示,他的最后一餐不仅肉、粮平衡,而且量很大。在检测中,科学家取出了冰人胃里近110克食物,另有110克留在胃中。食物在人的胃中的停留时间大约为1小时,奥茨死前竟然吃了这么一大餐,这不像是一个被敌人山上山下追杀的逃亡者的行为。

综合上述所有证据——丢失的箭杆、贵重的铜斧、大脑出血、一只满满的胃,科学家现在相信,冰人是被他熟悉的人杀死的,这个人或许就是他所在部落的一名成员,但冰人从未料到对方会从背后对他下手。

至此,冰人死亡之谜是否就一锤定音了呢?也不然。2011年11月底公布的一项最新研究结果表明,冰人右眼的一道锋利切口可能加速了他的死亡。

在最新研究中,科学家使用最先进的CT扫描技术检查奥茨的右眼。早期检查已经发现了头骨裂缝,而新研究揭示这里有一道很深的切口。在奥茨的右眼和额头附近还有铁晶体,从而产生了蓝色调。由于奥茨死亡地点周围的岩石中铁含量偏低,科学家怀疑这些铁是血肿或血管外大量出血的迹象,但这种推测需要通过活组织检查才能证实。总之,有关奥茨之死,迄今仍有不少谜团未解(请参见相关链接:《冰人是殉人?》)。

冰人的诅咒?

受“法老诅咒”的影响,加之部分西方媒体的炒作,“冰人诅咒”也一度甚嚣尘上。所谓“冰人诅咒”,是指多名与发现、检验冰人有关的人的“神秘”死亡,其中包括一名最早发现冰人者,以及1991年在奥地利一所停尸房首次检验冰人的科学家。迄今为止,一共有7人的死亡被与“冰人诅咒”联系起来,其中4人死于事故。但事实上,发现和仍在研究这具木乃伊及其随身器物的有成百上千人,其中一小部分人在这20年中去世并无任何特殊性,所谓的“冰人诅咒”是荒唐的。

冰人是殉人?

有科学家推测奥茨可能是部落酋长,而且是一个殉人(为献祭神灵而被杀的人)。这种推测的依据是,在泥炭沼泽中发现的生活年代在公元前1000年的天然木乃伊,都被认为是祭祀性殉人。

有未经证实的DNA分析声称,奥茨随身器具上的血迹中包括来自其他四人的微量血迹,这些血迹中一个来自他的刀,两个来自同样的箭头,还有一个来自他的外套。对这些血迹的解释是,奥茨用同一只箭射杀两人,两次都取回了箭,至于他的外套上的他人血迹,有可能来自他背负的受伤同伴。奥茨非自然的死亡姿势(尸体冷冻、面朝下、左臂弯曲跨过胸部)暗示,有关他孤寂地死于失血、饥饿、寒冷以及虚弱的说法站不住脚。真相可能是,在中箭死亡之前,奥茨趴在地上,试图用右手拔出身中之箭。

如果奥茨真的有受伤同伴相助,花粉和食物证据又表明他远离本部落领地范围,那么上述分析或许不无道理。那把铜斧也能在一定程度上说明问题:它不可能是奥茨一人所造,需要部落成员集体采集矿石、熔炼和铸造斧头。综合上述间接证据或推测,奥茨有可能是一个武装突击小组的成员,他们与相邻部落发生了重大冲突。

线粒体DNA检测发现,奥茨拥有与生育力降低相关的遗传标记。一些科学家据此猜测,如果他真的在部落中有一定地位,那么这就可能影响他的地位,经过一连串相关事件后,最终导致他遇害。2010年,有科学家提出,奥茨死于较低海拔区,后来被埋葬在高山上,奥茨的随身器物可能是随葬物。

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