考古是一门需要“穿越”到过去的学科，而科技考古更是能从千百年前保存下来的微小分子中提取到古代先民生活的关键线索。那么，古人的生活习惯究竟是什么样的？他们如何利用自然界中的资源制作化妆棒、面包和乳酪？今天的科学家又如何获得这些信息，来还原古人的日常？中国科学院大学人文学院考古学与人类学系教授杨益民带来分享《古人如何化妆、做奶酪和面包？》。
传统的考古，是一大帮人按照一定的法则在现场发掘，然后把发掘出来的器物和生物遗骸拿到室内进行研究。而科技考古是把考古学家挖出来的遗物和遗存，借助现代的仪器设备和探测手段来提取其中的潜信息。然后结合考古信息，更好地复原古代人类社会以及人与环境的关系。
我主要的研究对象是古代遗存中的有机残留物。大家知道，动植物资源是我们人类生存的重要基础之一。古人在利用动植物资源时，会在对应的遗存上留下一些微小的分子，比如糖类、脂类和蛋白质。图片中的三个遗存对应着三类有机分子，从左到右分别是世界上最早的面条、最早加工奶酪的陶筛和每个人或多或少都会有的牙结石。
我过去十年的研究重点主要是蛋白质。
随着过去十年计算机技术以及质谱技术的进展，蛋白质的数据库也在急剧地扩大。为什么要鉴定蛋白质？首先，蛋白质是各种生命的重要组成成分，每个物种都有自己独特的蛋白。所以通过研究蛋白质能够获得很多生物信息，可以检测出样品的种属和来源部位。在DNA检测不到的时候，它甚至能告诉我们一些演化信息。其次，蛋白质种属鉴定具有一定优势。
对于几万年前旧石器时代洞穴中挖掘出的大量遗骨，如果用DNA检测，周期长，成本高，难以负担。而蛋白质鉴定廉价而快速，甚至能够鉴定古代的灭绝生物。
当然，大部分蛋白质的保存还是需要特殊的环境条件。在下面三种环境中，哪一种有利于有机物的保存呢？答案是冰原和沙漠。在潮湿的、有液态水的环境下，有机物很难保存下来。过去几年，在一些课题的支持下，我对中国南疆进行了考察，发现塔克拉玛干沙漠等地的有机物制品保存得相对较好。
这是距今3500~4000年前小河文化的墓地，木头都保存得非常完好，也就暗示我们有机制品也应该保存得很好。古人如何绘红妆？
今天我们用的化妆品都是工厂大批量快速生产出来的，而在小河墓地，我们发现古人用的是牛心。十几年前，新疆考古所的考古学家在发掘小河墓地的时候，发现干尸保存得非常好；而且女性干尸的旁边往往陪葬着皮囊，里面会有一些棒状物。棒状物的上面有一层红色颜料，所以考古学家就推测是不是跟化妆有关系。
我们了解到相关信息后，就把它取回来，在实验室进行全方位的“体检”。CT可以很容易地把有机质跟无机质区分开来。我们还通过拉曼光谱建立对表面红色颜料的分析，发现它是常见的氧化铁矿物。接下来我们对有机质进行红外分析，判断出它的主体是蛋白质，然后在生物质谱上进行蛋白质的检测，发现有肌球蛋白和胶原蛋白。而更重要的是，我们凭借一些特殊的氨基酸序列，发现它是牛的心肌蛋白。
这个发现非常出乎我们的意料，因为以往发现的古代彩绘主要是动物胶和颜料的混合物，用内脏作为彩绘工具在世界范围都是首次发现。用牛的心脏跟颜料混合，然后加以涂抹，实际上我们也猜测古人为什么会这么做。可能因为古人认为心脏是动物的核心所在，而心脏又是血液的发动机，所以把红色的心脏和红色的颜料结合在一起，体现出一种特殊的宗教崇拜。
其实，干尸的脸上也有红色的图案，棺材前面的立柱上也涂了大量的红色，所以可见对红色的崇拜在这个地方非常普遍。
这种红色崇拜不仅仅是边疆地区独有，在五六千年前的仰韶时代，中原地区也存在这样的现象。也就是说，从旧石器时代到现在，我们装饰都喜欢用红色。小河墓地使用的氧化铁颜料赭石，虽然是一种比较常见的原料，但是在塔克拉玛干沙漠的核心地带并没有发现，古人们必须去北边的天山山脉或者南边的昆仑山山脉才能拿到。所以可以看到，为了美，他们活动的范围非常之大。
古代奶酪是怎样制成的？依旧在小河墓地，考古学家在发掘棺材的时候，发现棺材是船型的。因为古人们生活在绿洲，那个时候没有骆驼。所以长距离的运输活动，实际上依靠的是沙漠里面的水系，对船的依赖比较大。这具女尸非常有名，考古学家称之为“小河公主”。她的脖子上不仅撒满了小米、小麦，还有大量的麻黄枝条，同时还有浅黄色的块状物。这个块状物跟今天新疆的奶疙瘩非常相像，所以考古学家当时就推测：是不是跟奶有关系？
我们把样品拿回来进行科技分析，发现样品的主体是蛋白质，而且确实是奶酪。随后我们开展了大量的分析，发现它是一种比较特殊的奶酪——开菲尔奶酪。为什么强调开菲尔奶酪特殊？因为在1908年之前，开菲尔奶酪只在今天中国的西藏地区和黑海北部的高加索地区出现。高加索地区在20世纪初是著名的长寿之乡，而西藏由于高寒，实际上不太适合人类活动。那么，到底是什么让人长寿或者在艰难环境下生存？
其中一个想法就是开菲尔酸奶，它实际上是一种益生菌饮料，特别有助于人的健康。
开菲尔酸奶在3000多年前就已经存在，并且一直延续到现在。1908年之前，一个俄罗斯姑娘把开菲尔粒带到了莫斯科，然后再向全世界推广开来。开菲尔酸奶的制作，就是将开菲尔粒放在鲜奶里面，然后慢慢地发酵，形成开菲尔酸奶。直到今天，在淘宝上还能买到开菲尔粒。但开菲尔粒至今仍非常神秘，微生物学家也不知道它是怎么形成的。
奶的传播10000年前，奶是西亚驯化反刍动物的重要动力。7000多年前，奶传播到了东欧，开始出现了制作奶酪的陶筛子。5000多年前，哈萨克斯坦的北部出现了马奶。我们最新的研究发现，最晚在4000年前，奶已经传到了中国的北方地区。也就是说，奶的传播可以告诉我们畜牧业在欧亚大草原上的发展，以及3000年前游牧文化的形成。
中国文明的形成和发展与游牧和农耕双方的互动关系密切，所以我们研究奶也是为了了解游牧与农耕文化互动，以及这个过程中中华文明的形成与发展。
同时，我们在距今3800年的古墓沟墓地里发现了一些液体酸奶，装在草篓里面。所以，在3500~4000年前，有一个从液体奶制品向固体奶制品的发展过程，与此同时正好对应环境变冷变干。人为了更好地生活，要获取更大更多的生存资源，活动范围就要扩大，就需要一些便携的食品。所以我们说，固体奶酪在中国的西北的出现应该反映了对环境恶化的适应。
小河墓地保存非常完好，所以我们可以看到古人对牛的利用是非常全面的。除了用牛皮包裹棺材、制作鞋子，还用牛骨熬胶，用牛角和牛耳作陪葬，这在其他遗址很少见。古人如何做面包？东亚文明跟西亚文明有一个显著的差别：东亚是先有陶器后有农业，而西亚正好相反。所以在两万多年前，西方的古人首先开始了烘烤，而东方的古人则首先尝试蒸煮。
在出土的早期谷物中，也有对这一判断的相应印证，例如古埃及出土了4000年前烤制的面包，青海出土了世界上最早的面条。谷物的传播相对较早，大概在4000多年前，西方的小麦和大麦就开始陆续传到中国，同时东亚的小米开始传播到中亚，然后再往西传播。但是饮食文化传统的交流要稍微晚一点，西亚的烘烤传统和东亚的蒸煮传统分别向中间地带传播，首先在新疆发生了汇聚。
这幅地图就是著名的吐鲁番盆地，上面绿色的部分是天山，而下面这一片光秃秃的是著名的火焰山。火焰山的周边发现了早期铁器时代的苏贝希墓地跟洋海墓地，距今2300~2900年之间。在洋海墓地2600多年的墓葬中，我们发现了古代的食品，经过分析是由小麦和大麦制作的面食。
进一步分析发现断面比较黄，应该是高温烧烤发生的美拉德反应，而同时它也比较致密，蛋白质组学也没有检测到微生物，所以我们认为它是一种古代的烤面包。
在2500年前的苏贝希墓地，我们发现了食品。上排中间的图片是小米粥，右边是由小米和大麦做的面食。通过显微CT分析，可以看到它中间疏松多孔，而且我们在蛋白质组学里面检测到了将近10%的微生物。这么高的微生物是很罕见的，因为刚出土的小米粥里面没有微生物，也就是说不是由埋藏环境引入，应该做面包的时候带入的。我们后来查了一下，它跟今天的酸面包非常类似。
所以，在2500年前甚至更早一点的时候，西亚烘烤面食的传统已经传播到了新疆地区；我们小米做的面条、饼子和粥也传到了新疆。也就是说，新疆实际上体现了东西方饮食文化传统的交流，而烘烤面食传播到中原基本上是在张骞通西域之后了。我的方向是做古代遗存的有机残留物，实际上这一块工作在国内并不是太多，特别是陶器吸附的生物标记物，跟国外的差距还是存在。
所以最近几年，或者说从去年开始，我们就把重点放在陶器吸附的有机分子上，主要是蛋白质和脂类分子。我们想通过微量分子的检测，来以小见大，更好地认识人类的过去，从而为人类的未来提供借鉴。