胡耀武 /文
吃，是每個人的生存需要。無論到哪個地方去，大家都喜歡去尋找各地的美食。如果將吃放到學術角度考慮，可以考察從猿至人的過程中，食物的轉變對整個人類的演化起到的重要作用。大家都知道，猿主要吃一些植物，偶爾吃一些螞蟻等，但絕大部份為樹棲，吃植物果子。然而，現在的人類卻什麽都吃，也存在不同的口味選擇。其實，在整個人類的演化過程中，人類對食物的選擇，都與人類本身的演化密切相關。例如，人類的最初祖先 南方古猿，與猿分道揚鍵之時，食物就已發生了非常大的改變。猿依然在樹上吃果，南方古猿卻已下地，去尋找一些來自稀疏草原的食物作為重要的食物來源。這種改變對人猿分野起到了決定性的影響。
對於中國人而言，吃顯得尤為重要。舌尖上的中國，看到的是各地的美食，但我想，大家更關註的是其中的隱藏資訊，美食中蘊含了家鄉的記憶以及強烈的文化氣息。我現在借用「舌尖上的中國」這個名詞，絕對不是所謂的「蹭熱度」，而是想借此讓大家認識到，我們是研究吃的，但是我們更想知道在吃背後所反映出的人類文化和社會現象，這才是我們真正希望了解的。了解人類和動物的食物結構，對於探討人類生活方式的演變、營養健康和生存壓力、人類的遷徙活動、人和環境的相互關系、農業的起源傳播、家畜的起源馴化等，皆具有非常重要的理論和現實意義。
那麽，目前在科技考古研究中，有哪些方法可以獲得人類食物結構的資訊呢？
植物考古和動物考古可以讓我們了解先民對動植物資源的利用。對各種人類使用過的器皿（如陶器、青銅器等）中食物殘渣進行分析，也可知道人們所利用的各種食材。最後，就是大家所看到的，透過對人骨化學成分的分析了解人類的食物來源。那麽，人骨和食物之間存在怎樣的相互聯系？在講述具體分析原理之前，需要事先普及一些基礎知識。
眾所周知，成年人共有206塊骨。按照部位分，骨骼可分為顱骨、肢骨等。按照形態來分，骨則可以分為長骨、扁骨、不規則骨以及含氣骨。其中，長骨最為堅硬，在埋藏過程中保存得最好。下面以長骨為例，介紹骨的組織結構。
骨，包括骨松質和骨密質。骨密質中充滿了同心圓的結構，這就是骨單位，為骨的基本結構。由於骨結構和骨骼部位的不同，存在著不同的化學和生物特性。如我們的軟骨、肋骨和肢骨，存在不同的更新速率；松質骨和密質骨，更新速率也有所不同；在人類的不同年齡階段（青少年、少年、青年、中年、老年），因新陳代謝速率不同，更新速率也有所差異。所以，我們人體內部存在著各種不同更新速率的骨，並且我們身體的骨隨時隨地在更新。長骨，大約十年或者十年以上，其化學成分才能被完全更新和替代。所以，分析的長骨基本上代表了該個體死前十年以上的一個平均水平。肋骨屬於扁平骨，代 表著個體死前35年這段時間。所以，不同類別的骨代表了個體不同的死亡年齡階段。這個原理在我們以後的研究中將得到普遍套用。
牙齒，大家都知道，有很多不同的牙齒，有恒齒和乳齒之分。在組織結構上，牙可分為三層：最外層為牙釉質，中間部份為牙本質，下層部份為牙骨質。牙齒的生長發育明顯有別於骨。牙釉質自下至上具有類似於年輪生長的結構，叫作芮氏生長線，代表了釉質不同的生長發育階段。需要指出的是，牙齒一旦形成，就再也不會發生更新。這一點與骨完全不同。牙本質也具有自下至上逐年生長的年輪特征。故此，當我們對牙本質進行切片時，就可以獲取代表不同年齡階段生長的牙本質。
五六個月時，牙齒開始在牙床中長出。但是，牙齒的萌發和長出，是兩個不同的概念。其實，胎兒時期，也就是受精卵57個月，幼齒就已經在牙床裏發育。如此，透過對幼齒化學成分的分析，可進一步了解幼兒母親的相關資訊。這是因為此時胎兒的營養完全來自其母親。出生後的嬰兒，其第一恒齒的牙釉質，也已在牙床中孕育。不同類別的牙，其生長發育時間有所不同，代表了人體生長的不同時間段。
尤論是骨和牙，它們都屬人體的硬組織，其化學成分存在相似之處。對於骨和牙本質來說，含有30%的有機質，其中90%是膠原蛋白，剩余70%是無機物，以脛磷灰石為主。脛磷灰石晶體結構中的磷酸根和輕基，可被碳酸根所取代。所以，骨和牙齒中的脛磷灰石均含有碳，這對我們的研究特別有意義。如果骨無礦物質（無機質），它就非常柔軟；如果去掉膠原，骨就顯得非常脆。兩者相輔相成，才使得骨既堅硬又有韌性。
以上，給大家介紹了骨的結構以及主要化學成分。下面再給大家介紹一些穩定同位素的基本知識。
在元素周期表中，根據質子數的不同，分為不同的元素。所有元素的原 子核都是由質子和中子組成的。在質子數相同（同一種元素）的情形下，原子核的中子數有所不同，這被稱為同位素。舉個最簡單例子。我們大家常聽說過的伬佩侃，就是氫的各種同位素，分別由一個質子、一個質子加一個中子、一個質子兩個中子組成。
按照同位素是否衰變，可將其分為放射性同位索和穩定同位素。這裏給大家看到的是碳的三種同位素。12C和13C在自然界是穩定的，稱為穩定同位素；14C不穩定，為放射性同位索。對含碳的物質測定14C, 就可進行定年。12C和13C屬穩定同位素，是我們最主要的研究物件。此時，再來看元素周期表，就不是一個簡單的元素周期表。你會看到，每一種元素都有不同數量的穩定同位素。從現在開始，我們大家看到的元素，不應將其視為一個元素，應視為具有不同穩定同位素的一個元素集合。
眾所周知，任何生命體都由碳、氫、氧、氮、硫等元素組成。相應地，以上元素所包含的多個穩定同位素，如12C和13C，1H、2H和3H，16O、17O和18O，14N和15N，32S和34S等，也同時存在於生命體的各個組織中。
那麽，為什麽要研究穩定同位素呢？
由於中子數不同，穩定同位素之間在質素數上存在微小的差異，這會導致它們在物理、化學或者生物反應中產生細微的、不同的，但可測的效應，這
種效應被稱為同位素分溜。例如，在一個天平上，質最數為2的氫，肯定比質素數為1的氫要重。以爬坡為例。反應前的受質，含有兩個12C和兩個13C。反應過程中，因13C質素較重，所以反應速度就偏慢。這樣，在反應過程中爬能量坡時，12C已經過去了，13C還落在後頭。如此，就造成產物存在三個12C而僅有一個13C。從受質到產物反應過程中，碳穩定同位索組成發生了改變。這種改變，緣於同位素分溜效應。
通常，研究者采用重同位素與輕同位素之比，來表示穩定同位素比值，如13C與12C之比(13C/12C) 。然而，因重同位素 豐度遠遠低於輕同位素 ，造成兩者的比值非常之小。若直接用穩定同位素比值進行不同物質的直接比較，往往很難看出彼此間的差異。為此，在地球化學界人為進行了相應的數據變換，即以樣品的同位素比值減去一個標準樣品的同位素比值，然後除以標準樣品的同位素比值，再乘以1 000，最後得到樣品穩定同位素的8值。這樣，即可較好地表示分析樣品的穩定同位素比值。如C穩定同位素比值，可表示為 δ 13C。其他穩定同位素依此類推。
不同類別的食物，在穩定同位素比值上存在一定的差異，我覺得可以用 一個詞來表示，叫「物以類聚」。在此情形下，該詞是指食物按照穩定同位索不同比值進行分類。比如，水果、葡萄、蔬菜、大米、小麥，都屬於碳三 (C3) 植物，其碳穩定同位素比值明顯偏負（平均值為—26.5‰)；而玉米、高粱、粟和黍，屬於碳四(C4) 植物，其碳穩定同位素比值明顯偏正（平均值為—12.5‰) 。肉類食物 ，如透過一些非玉米植物飼餵的動物，其肉在N同位素比值上將沿C 3 的食物鏈上升，而以玉米飼餵的動物，其肉則沿C 4 的食物鏈上升。倘若將穩定同位素用到食品研究領域，可稱之為穩定同位素食品化學，以此了解食品的來源和真偽。舉個例子。大家吃的蜂蜜，有槐花做出的蜜和甜萊花做出的蜜。從穩定同位索上，可輕易對兩者來源做出可靠的判斷。這是因為槐樹屬於典型的C 3 植物，而甜菜則屬於C 4 植物。
我們研究古食譜，也是運用了相似的道理，只不過進一步加上了食物與人組織之間的相互聯系。大家熟知的減肥秘訣，「管住嘴，邁開腿」，就蘊含了穩定同位素分析古食譜的根本原理，即我們所吃的一切食物，經過消化吸收之後都會轉化為人休的組織。我們吃的動物和植物，經過消化吸收之後，成為骨骼的組成部份。骨含有骨膠原，骨膠原又存在多種穩定同位素。如此，穩定同位素就沿食物傳遞至骨膠原。當我們無法獲知食物來源之時，就可以利用上述原理，透過測定骨膠原中的穩定同位素反推個體的主要食物來源。這就是穩定同位索分析的基本原理，可稱之為「我即我食」(You are what you eat) 。
人們食物來源和生存方式的差異，導致人休組織的穩定同位素比值有所不同，從而可實作同位素視角下的「人以群分」。這指的是根據我們食物來源不同（穩定同位素比值有所差異），可區分不同生存方式的人群。陸生生態系中食草的、雜食的、食肉的人群，吃小米或玉米的人群，以吃海魚為主的人 群以及吃淡水魚的人群，在 C、N 穩定同位素散點圖上占據了不同的位置。如此，因「物以類聚」導致了「人以群分」，這是我們穩定同位素分析的理論基石。
需要強調的是，透過穩定同位素分析揭示出的人類攝食行為，是指一個人在一段較長時間內總體食物攝入的平均水平，而不是一餐或短時間的食物總和。這樣，穩定同位素分析所代表的人類生存方式，更能代表個體的文化特征以及整個人群的生活方式，這也是該方法有別於其他分析方法（植物考古、動物考古、殘留物分析）的根本所在。此外，食物經消化吸收之後，同樣也會進入骨骼或牙齒中的輕磷灰石碳酸根。在此過程中，碳同位素將發生約14‰的富集。故此，透過對牙釉質輕磷灰石的穩定同位索分析，同樣也可推斷食物的主要來源。
目前，在國際生物考古研究領域已有多個穩定同位索被用於古食譜分析。生物個體組織的碳、氫、氧、氮、硫穩定同位素分析，已被廣泛地用於揭示該個體的飲食來源；鋸同位素，則主要用以探索人群的遷徙；最近，一些非傳統穩定同位素，如 Fe、Cu 等，也在被嘗試著套用於考古學研究之中。
我們的食物來自我們培育的農作物、飼餵的家畜和生活的環境。故此， 透過穩定同位素分析，我們就可以大致獲知該個體食物中植物、動物的類別以及棲息環境，進而了解農業的發展、家畜的形成和飼餵模式以及古環境變遷等重要的「潛資訊」。我要強調的是，我們不僅要知道先民（動物）吃什麽，還需要知道隱藏在內的故事。
末次冰期之後，隨著全球氣溫的升高，在世界多個地區都出現了農業的 萌芽。在美洲，至少在8000年前就已開始了玉米的利用和馴化。那麽，它們在人類食物中的地位究竟如何呢？玉米屬於C4類植物，具有高 δ 13C值。盡管玉米很早就已出現在美洲人類的食物中，但長期以來並未在人類的食物中占據主要地位；直至公元1100年左右，玉米才真正成為人們的主食。再以英國的農業為例。大家都知道，英倫三島並沒有產生農業，其農業源於近東地區向西的傳播。結合年代數據，人骨膠原的 δ 13C值反映了10000—5200年前，人群以攝食海產品為主，但距今5200年之後，人群的食物卻迅速轉為陸生產品。究其原因，當為麥作農業傳播至此，並被當地的狩獵采集人群迅速采納所致。
以上是國外的研究案例，下面我將重點介紹我們的一些研究工作。主要包括以下幾個方面：（1）新石器時代先民的生存方式及農業發展；（2）兒童的飼餵方式和斷奶模式；（3）動物的馴化以及飼餵策略；（4）有機施肥。
根據目前的植物考古和動物考古資料，中國本土馴化的植物為北方的粟類作物（粟和黍）和南方的稻；本土馴化的動物為豬和狗。那麽，如何評估農業的發展水平呢？人骨的穩定同位素分析給了我們最直接的答案。粟類作物和稻分屬C4和C3植物，兩者的 δ 13C值存在極大的差異。倘若人群100%以這兩種作物為食，根據食物至骨膠原的分溜效應（約富集5%)，兩類人群的 δ 13C值也同樣存在非常大的不同。由此，根據這個基本原理，我們就可以判斷農業的發展水平及其在先民生活方式中的地位。
現在給大家舉些例子。首先看一下山東後李文化（約8000 年前）時期粟作農業對先民食物的貢獻。與代表了先民100%以粟類作物為食的 δ 13C相比較，你會看到小荊山遺址先民的同位質數據明顯偏負。若用簡單的二元模型可以算出，C4類食物（粟、黍或者以粟、黍為食的動物）僅占先民食物資源的25%左右。這表明8000 年前，中國北方的粟作農業還處於低階水平。然而，僅過了1000年，中國北方進入仰韶文化時代，人群骨膠原的C4值就明顯偏正，顯示了此時粟作農業進入了大發展時代，在先民生活方式中占據了非常重要的地位。反觀中國南方地區，情形卻大不相同。江蘇三星村遺址人骨的穩定同位質數據顯示，人群雖以C3類食物為食，可能涉及稻作農業，但相對較高的 δ 15N值則表明其所獲取的動物蛋白主要來自漁獵活動；廣東地區雷州半島鯉魚墩遺址的先民，雖因樣品保存較差，僅有兩個數據，但其異常高的 δ 15N值表明先民主要以海產品為食。倘若將以上人群的同位索數據進一步比較分析，可以看出早在6000年前，中國不同地區的先民的生存方式已經存在非常大的差異。
在中國北方，我們做了很多類似的研究。陳相龍在一篇文章裏對已經發表的人骨穩定同位質數據進行了歸納和繪制。從仰韶時代直至二裏頭文化（約4000年前，夏代），粟作農業在中原地區先 民的生活方式 中占據統治地位。盡管自5000—4000年前，源自近東的麥類作物不斷東傳並擴散至黃河流域，但粟作農業依然是中國史前文化乃至中華文明形成的物質基石。此外還可以發現，約4000年前中原地區先民的食物已經變得較為多樣，這與人群和社會的復混成行程明確相關。
中科院古脊椎所吳秀傑博士等研究了中國新石器時代和青銅時代人骨的休質特征，發現中國南北方人群體質特征的分界，基本沿秦嶺－淮河一線。俗話說「一方水土養一方人」，中國不同地區飲食的差異，很可能對人群的體質特征起到了關鍵作用。故此，全面考察中國古代人群生存方式的改變以及粟類作物、稻等農作物在人們生長發育中的營養作用，可望為揭開人群體質特征之差異提供科學的佐證。
此外，不同的農業經濟模式還可能對心理造成一定影響。一篇發表在【科學】上的文章對中國南北方從事不同農業經濟（北方麥作、南方稻作）人群的心理活動進行了分析，認為從事麥作農業的人群更具獨立性，而從事稻作農業的人群，相互間依賴程度較高。由此，我們猜想早在新石器時代，中國就已存在的不同農業類別和生存方式，它們對當時人群的心理和性格造成了怎樣的影響，需要我們今後認真加以探索。
大約5000年前，整個歐亞大陸就已開始了食物全球化的行程，東西方之間發生了農作物和家畜的大交流。近東地區的麥類作物、黃牛以及綿羊不斷向東傳播。與此同時，中國的粟、黍作物也逐漸經中亞向西傳播。2016年，發表在【全新世】( Holocene ) 上的論文總結了中亞地區發現粟類遺存的遺址地點，勾勒了粟類作物向西傳播的基本路線。然而，這一路線缺少我們新疆這一塊。新疆，一直被視為東西方文化交流的重要橋梁。結合西方學者對中國從新石器時代一直到青銅時代聚落或遺址點分布的統計圖可以看到，總休而言，新疆在新石器時代之前遺址點很少，但公元前1700年之後急劇增加，反映了青銅時代人群開始頻繁流動和交流。
根據對新疆墓地出土食物遺存的統計，我們發現了不少以粟、黍作物為原料制作的食品，如餅子、面等，表明它們是先民食物資源的直要組成部份。然而，它們究竟在新疆先民生存方式中起到了什麽樣的作用，卻一直不甚清楚。近年來，我們透過對新疆地區多處墓地人骨的穩定同位素分析，較好地回答了上述問題。
分析新疆天山北路墓地（最早的青銅時代墓地之一）人骨的碳氮同位質數據，發現大最人群的 δ 13C位於C3和C4類食物範圍內，這清晰地表明這些人群攝取了一定鼠的粟類食物（包括粟、黍作物以及以粟、黍副產品為食的動物）。一個異常個體具有最高的 δ 13C和最低的 δ 15N值，其測年數據也最早（約公元前2000年），表明該個體很有可能來源於以粟作農業為主的黃河流域。再看看新疆其他區域以及不同時代（青銅和鐵器）墓地（洋海、下板地、黑溝梁）人群的同位質數據，我們同樣會發現人群具有攝食粟類食物的現象。
如果將我們發表的同位質數據與已有的中亞和歐洲人群的數據進行匯總，並將其按照地理位置進行分類，會發現整個黃河流域的人群，皆主要以粟 類作物為食；歐洲人群則主要以麥類作物為食；在此中間的地域，包括新疆、中亞以及部份歐洲地區，則呈現麥粟混食的情形。顯然，人骨同位質數據清晰地反映了粟類作物自黃河流域不斷向西輻射至中亞和歐洲的行程。我們勾繪的「同位素粟類之路」(Isotopic Millet Road) , 揭示了粟類作物的傳播對中亞乃至歐洲地區人類社會的重要影響。此外，在希臘青銅和鐵器時代以及歐洲的晚鐵時代和羅馬時代，植物考古研究皆發現了粟類作物遺存。最近發表的一些歐洲地區人骨穩定同位素文章，也揭示了當時人群中存在以粟、黍類食物為食的現象。這些研究都清楚地說明了原產中國的粟類作物對歐洲的文明化行程也發揮了一定的作用。此外，2018 年發表在【科學報告】( ScientificReports )上的論文對中亞地區絲綢之路上多個城市遺址人骨的穩定同位素進行了分析，也發現了這些先民都或多或少地攝取了粟類食物，揭示了粟類作物的攝取是遊牧人群生活方式中的重要補充。
上述研究給大家展示了粟類作物西傳的過程。因為近期我曾到日本進行學術交流，也關註了它的東漸之路。在【科學報告】上發表的一篇植物考古文東，透過南韓遺址中出土陶器殘留物的穩定同位素分析，發現了先民對粟、黍利用和攝食的直接證據，展示了粟類作物向東傳入北韓半島和H本的大致路線。H前，H本東京大學綜合研究博物館的米田稍教授課題組正在開展H本人骨穩定同位素的分析，嘗試揭示粟類作物在日本的擴散過程和動因。
上述研究的物件主要為成年人。近年來，生物考古的研究逐漸轉向了之前被忽視的兒童，了解兒童的斷奶以及飼餵方式。有一篇發表在【美國體質人類學學報】( American Journal of Physical Anthropology ) 刊物的綜述文章，較為系統地闡述了利用穩定同位素揭示兒童斷奶年齡和飼餵方式的原理。如果將一個不同年齡階段人群骨膠原的 N 同位質數據綜合起來並繪制成圖，就會發現 δ 15N值隨年齡增長出現了一個明顯的變化，即由低至高，然後再下降，之後漸趨平穩。為何出現這種情況呢？
在嬰兒期間，由於主要是母乳（主體為蛋白質）餵養，相對而言，嬰兒較母 親就上升了一個營養級。由此 ，自出生至完全母乳餵養期間， δ 15N值逐漸上升。之後，隨著輔食（如蔬菜等）的不斷加入， δ 15N值就開始逐漸降低，直至兒童的食物中不再含有任何母乳（完全斷奶），兒童的食物與成年人基本一樣。此時，兒童的 δ 15N值逐漸與成年人相近。這樣，我們找到這個變化的拐點，也就可以對兒堂的斷奶年齡做出合理的推斷。需要指出的是，這是對遺址中所有不同年齡階段人群的 δ 15N值進行分析，粗略代表了一個群體對兒竄斷奶的管理模式。
近五年來，揭示個體的斷奶年齡有了新的發展。這方面的原理要運用到我們之前介紹過的牙齒結構。如前所述，牙齒中的牙本質部份，像年輪一樣具有年齡的區分。當我們對牙本質進行切片時，即可覆蓋牙本質生長發育期間的年齡區間，其中就包括了母乳餵養期和斷奶期。分析牙本質切片中 δ 15N值的變化，即可揭示該個體斷奶的大致時間以及兒蠻期的餵養模式。
盡管在此領域國外的研究已有不少相關報道，但中國尚沒有任何研究。在此，我介紹一下我們的近期工作。
首先，給大家介紹的是安徽淌州西周時期的一個遺址。這個遺址的一個獨特之處，在於發現了大扯的兒童遺骸。透過該遺址中人和動物骨膠原的同位素散點圖，可以看出人群的食物來源還是相差較大。以人群的年齡作為橫座標，C同位素值和N同位素值為縱座標，由圖可以看出，人群至遲在4歲左右就已完成斷奶。此外，我們還透過同一個體的肋骨（反映個體死亡前3—5年）和肢骨（反映個體死亡10年前）的同位質數據比較，發現有5個個體相差較大，表明他們很可能為移民。該篇論文發表於2018年的【美國體質人類學學報】上。
再給大家介紹一下我們做牙齒切片的工作。我們對四川高山遺址（距今約 4500年）出土人遺骸的牙齒進行了切片，同時也選擇了個體的肋骨和肢骨，一起進行了穩定同位素（C、N) 分析。人骨的同位質數據都顯示先民主要以C3類為食，食物主要包括淡水類資源（淡水魚）和C3類植物（稻）。然而，牙本質的同位索數據卻告訴了我們一個不一樣的故事。
相比肋骨和肢骨而言，牙本質的C同位質數據明顯偏正，反映了這些個體在幼兒時期攝取了一定址的粟類食物，可能源於小米粥。此外，從牙本質切片（代表不同年齡）的同位質數據之變化可以看出，先民的斷奶時間至遲在3—4 歲。尤其有趣的是，幼兒時期攝取一定粟類食物的先民 主要為女性，而男性則相對較少。那麽這些女性是否受到北方黃河流域粟作農業的影響抑或來自北方的黃河流域，尚需今後進一步加以研究。
牙本質切片序列的穩定同位素分析，使得我們全方面揭示個體的生活史變得可能。在此給大家介紹一個我們最新的研究成果。我們對安徽蕭縣隋唐時期歐盤窯一個墓葬中出土的人骨和牙齒，進行了穩定同位素C、N、O)分析、AMS -14C 測年、骨骼病理分析，並結合考古學和人類學資料 ，認為該個體很可能為陶工，其不斷變化的同位質數據反映了該個體一生中與其低社會 等級相關的動蕩生活。該篇論文即將發表在【科學報告】上。
下面，我們再講一下如何透過穩定同位素分析了解動物的馴化機制。在動物考古研究中，如何鑒別家養和野生動物，主要透過動物骨骼的形態觀察和測暈。然而，在馴化早期，兩者形態的差異較小，往往難以進行準確判斷。那麽，我們就想，能否從食物獲取的角度比較兩種動物的差異，從而為鑒別提供依據呢？
我們最先開始的研究，始於鑒別家豬和野豬。原則上，兩者食物來源上最大的差異，在於家豬極度依賴人的廚房垃圾。那麽，這種差異能否反映在同位質數據上呢？2007年，我們與吉林大學合作，對遺址中形態上已可區分的家豬與野豬進行了同位索分析，確實發現家豬的 δ 15N值要高於野豬，反映了家豬對人類剩余食物的攝取。我們對仰韶時期遺址出土動物進行了穩定同位素分析，發現家養動物（豬和狗）的食物中包含了大量的粟類食物，表明其食物主要源於人類食物殘留抑或人類糞便等。由此，家豬的出現，當與人群對豬的飼餵活動密切相關。根據以上的研究，我們對後李文化時期（約8500年前）的多種動物進行了穩定同位素分析，透過豬與人類同位質數據的 比較，發現了有兩例豬，其同位質數據截然不同於其他野生動物，而與人類的飼餵活動密切相關。由此，透過對豬群食物資源的辨析，科學地鑒別家豬與 野豬。這篇論文發表於2009年的【中國科學·地球科學】。
遵循這個思路，我們又開展了其他家養動物的研究，試圖找到中國家養動物起源與馴化的新證據。在此，給大家介紹一個我們與陜西考古研究院胡松梅老師以及美國華盛頓大學聖路易分校馬歇爾(Marshall) 教授合作，開展的貓馴化機制研究。
目前，最早的貓出現於9500年前近東地區的塞浦路斯。這具貓遺骸與人類遺骸埋在一起，盡管形態鑒別顯示其是野貓，但與人的關系很接近。全球貓（包括家貓和野貓）的粒線體DNA分析顯示，所有的家貓都源於近東的野貓。那麽，貓是如何進入人類生活區的呢？考古學家認為，這應該是貓為了捕獲進入人類生活居住地的啃齒類動物（如鼠）所致。之後，貓廣泛出現在埃及，甚至被制成了木乃伊，充分表明了貓在埃及的重要性。大約在2000年前，山於東西方文化的不斷交流，貓開始進入中國。需要指出的是，在中國年代更早的考古遺址中也曾出現貓的遺骸，但缺乏深入的研究。
美國著名動物考古學家、美國科學院院士澤達爾(Zeder) 教授提出，動物的馴化途徑主要有三種，即共生馴化(commensal domestication）、獵物馴化(prey domestication) 和指導馴化(directed domestication)。其中，大家熟悉的動物狗和貓被認為遵循共生馴化途徑，這意味著在馴化過程中，動物與人類形成了互惠互利的緊密關系。然而，這種馴化機制從未在考古實踐中得以證實。
我們對出土於陜西華縣泉護村遺址三個灰坑的多例貓骨，采用了多種研究方法（骨骼尺寸測量、穩定同位素分析、AMS-14C測年）進行綜合分析，發現人、貓、鼠都攝取了大量的C4類食物，從而在國際上首次提供了5300年前人類、鼠貓伴侶關係的最早科學證據，這為揭示貓的共生馴化途徑奠定了基礎，也為深入了解5000多年前東西方的文化交流以及中國野貓本土 馴化的可能性提供了新的研究線索。
近些年來，穩定同位索分析的研究物件逐漸延展至植物遺存。2013 年發表的論文顯示，倘若植物在田地裏長期受過動物糞便（有機肥）的灌溉，其種子的 δ 15N值將明顯增加，並且施肥的程度越大， δ 15N也就越高。2017年發表在【自然植物( Nature Plants )上的這篇文章，系統測定了不同年代植物種子的穩定同位素，著重探討了施肥管理對近東地區最早城市的貢獻。那麽，中國是否也存在同樣的現象呢？
最近，我們對陜西的植物種子（粟和黍）以及動物骨進行了穩定同位素（C、N) 分析，依據國外學者提出的野生植被 δ 15N值的計算標準，發現粟和黍的 δ 15N值明顯高於野生植被，顯示了在仰韶中晚期時就已存在施有機肥的現象。根據黃土高原的土壤肥力特點、不同動物糞便對土壤肥力提高的作用，以及考古遺址中普遍飼養豬的考古現象，我們認為，豬糞便當為粟作農業農田管理的重要原料。由此，新石器時代中晚期人類的施肥行為，可被視為中國北方地區粟作農業擴張和人口增長的重要驅動力。該篇論文發表於2018年的【科學報告】。
考古研究的目的，不僅僅是讓我們了解我們的過去，還要以古鑒今。鄭州大學的李凡老師曾經和動物考古學家一起，在餐館中利用專業知識鑒別了羊排和豬排。我也一直在考慮，如何利用我們的知識為現代人群做點什麽？
之前，我們以上分析的理論基礎，都為「我即我食」。其實，這來自食物被生物消化吸收，轉變為組織的一個動態平衡過程。然而，此過程中任何一步出現間題，就會出現「我非我食」( You are not what you eat ) 。已有的研究顯示，女性懷孕期間以及人體營養不良，都會導致「我非我食」，反映了人體組織的同位素與食物不再存在一一對應的關系。
原則上，人體是一個分解代謝與合成代謝不斷迴圈並保持動態平衡的結果。然而，一旦兩者不協調、平衡被打破，就會造成人體代謝異常，造成「我非我食」。在此，給大家舉一個癌癥的例子。
我們對兩例患直腸癌的女性的頭發進行了序列取樣，對每1厘米（代表個體頭發生長1個月的時間）進行了穩定同位素（C、N)測試，發現了隱藏在頭發中人體健康的奧秘。例如，時間曲線上 δ 15N值的急劇增加，與其當時做的小手術密切相關；而患病後，頭發的C、N 穩定同位素比值，均出現了明顯的上升。如此，頭發中的穩定同位素忠實記錄了人體健康的資訊。為何會出現這種現象呢？
眾所周知，癌細胞和正常細胞之間最大的區別，在於其繁殖能力。當正常細胞分裂為兩個時，癌細胞已分裂為四個。在此快速分裂過程中，癌細胞需要更多的營養物質。故此，它們會優先利用人體內質暈較輕的14N。相應地，更重的15N留在人體組織內。這個現象已經反映在培養皿上經過培養的正常細胞和癌細胞的15N值上。我們的研究揭示了穩定同位素與人體健康之間的緊密聯系。除上面的研究之外，我們還觀察了現代糖尿病病人頭發的同位素變化，測試了新疆小河遺址木乃伊頭發的序列，對其死亡之謎進行了相應的探索。我們開展穩定同位素分析，已不能僅滿足於揭示人們的食物來源，而更希望知道一些食物之外的健康資訊。這應該是我們今後重要的研究方向。
眾所周知，DNA分析的理論基礎是DNA分子中的五個堿基。與此類似，穩定同位素也有五種，即 C、H、O、N、S。利用這五種穩定同位素，我們就可追蹤你的一生。以穩定同位素作為示蹤劑，就可全面揭示你的生活史。
我們研究的最終目標，是構建「舌尖上的中國」的演化史，了解中國胃的形成和發展歷史，揭示出中國文化和中華文明的獨特發展規律。
