文｜《中国科学报》记者徐可莹

近日，吉林大学考古学院教授蔡大伟收获了他学术生涯中的第一篇“CNS”正刊论文。该研究讲述了一个极富纵深感的科学故事——在近万年的时间尺度上，首次还原出东亚地区家养牛类起源及迁徙的完整遗传图谱，清楚解答了田间地头随处可见的家牛究竟从何而来。

作为第一作者兼通讯作者，蔡大伟为这项研究投入了两年心血。他曾带领吉林大学边疆考古研究团队奔波于全国50多处遗址，共征集到古代牛科样本500多例，最终通过对166例有效样本进行全基因组分析，揭秘东亚家牛复杂的群体演化历史。

这也是吉林大学在哲学社会科学领域，首次以第一完成单位发表的Science成果。

蔡大伟受访者供图（下同）

比想象中复杂

考古学的故事向来有趣。它像一场跨越时空的拼图游戏，随着新的图块被挖掘出来，叙事也将全面更新。古DNA技术，就是帮助考古学家们找出更多新图块的一柄利器。如今常见的东亚家牛，实际是由现已灭绝的原始牛驯化而来。据考证，最早的原牛驯化事件发生在距今约1万年前的近东地区及8000年前的南亚地区。就东亚地区而言，原牛的灭绝发生在青铜时代，而家牛早在新石器时代晚期，便已由西亚地区传入。这意味着，二者存在较长的共存时间。

那么，在此期间，家牛与原牛之间是否有过基因交流或融合？

长久以来，很多考古学家认为，家牛的传入是一次性的。但多年从事古动物研究锻炼出的直觉告诉蔡大伟，东亚家牛的传入及对本地野生原始牛的替代并非传统认知中的“一次性”模式，它们在这片土地上的融合史，一定比想象中复杂。

要还原更多遗传演化细节，必须借助分子考古的技术手段。蔡大伟是国内最早将古DNA技术引入中国家养动物起源与扩散研究中的学者，曾对中国数百处遗址出土的家养动物，比如马、黄牛、绵羊、山羊、猪等进行过系统性古DNA分析。

然而，此次围绕家牛的研究规模是前所未有的。

自2017年起，蔡大伟便带领团队着手构建一个庞大的、跨越万年时空尺度的数据网络。他们从全国50多个考古遗址里，采集了从一万年前到铁器时代的500多例古代牛骨样本。但由于古DNA极易降解，实验的成功率极低。最终，只有166个样本成功产出高质量数据，占比仅约三分之一。

“很多时间都像被‘浪费’了。”蔡大伟坦言，“但你不做，就不知道哪个行。”正是大量的“失败”，铺就了成功的基石。

整理好数据后，蔡大伟和韩国首尔大学教授Choongwon Jeong团队合作，对数据做了进一步分析。他们发现，东亚家牛的演化形成是一个历经多次外来群体输入并与本地种群持续融合的渐进历史过程。

具体而言，他们观测到了四次关键融合事件，分别是：东亚本土原牛向早期家牛的基因渗入、青铜时代晚期新疆相关祖源成分的东向输入、中国南方瘤牛与北方家牛的融合以及欧洲黄牛成分的输入。

东亚家牛的四次融合

此外，研究团队还收获了两个重要发现：全新世东亚原牛携带的西部欧亚原牛祖先成分比例高于末次盛冰期之前及其后的更新世北亚原牛，普遍呈现东西向遗传混合；新疆牛与西部欧亚普通牛亲缘更近，意味着新疆地区在文化与地理上同西部欧亚草原及中亚之间存在长期联系。

至此，过去学界普遍认为的“一次性扩散史”已被推翻，取而代之的是一部持续的、多波次的“动态融合史”。并且，东亚家牛群体的每一次基因融合，都指向复杂的人类活动，蕴含着东西方或南北方之间的文明交流及碰撞。

在空白处建立idea

事实上，这项研究衍生于蔡大伟的一个基金项目。2017年，他申请通过了以“古动物DNA视角下的丝路文化交流研究”为主题的国家社科基金重大项目，计划从分子层面揭示丝绸之路沿线史前文化交流与互动。马、牛、羊、猪、狗等都被列为研究对象。这篇关于东亚家牛的Science论文，为该系列研究打好了前站。

通过古动物视角来研究丝绸之路上的东西方文明交流，是蔡大伟的首创。因此，研究过程更像为已经搭建好的思路框架补充证据。对理工科出身的蔡大伟来说，设计课题比采集样本、数据分析要难得多。

蔡大伟在采集样本

课题的灵感从何而来？

只能靠日复一日的积累。蔡大伟从博士阶段就开始从事古动物研究，最早是做马类研究。在整理分析数据的过程中，他发现，马类的很多传播事件都与东西方文明交流有关，发生在“一带一路”地区。

他举了一个与祭祀相关的例子。在牛、羊传入中原地区之前，祭祀主要用家养猪，这时的猪在农耕文化中的地位非常高。但在牛羊传入后，祭祀制度也随之发生了改变。这说明，家养动物的扩散传播深刻影响甚至塑造着人类的生计方式、社会文化及经济形态。

“古动物DNA视角下的丝路文化交流研究”的课题，便是在这样的思路中产生。此前，国内从未有人做过类似研究。

蔡大伟用“漂亮”来形容这项研究，因为它完整清晰地实现了他的idea。“搞科学研究，最重要的是idea。你要第一个看到事物的问题所在，按照你的思路去展开研究，那才是原创的。”蔡大伟说。

时间复利

这是蔡大伟第一篇发表于Science正刊的论文，也是吉林大学以第一完成单位在哲学社科领域发表的Science论文。

论文截图

吉林大学生物考古实验室成立于1998年，是我国最早的生物考古实验室之一。蔡大伟的这项成果，标志着吉林大学在分子考古学领域的重大突破。

实际上，在上世纪末，分子考古学曾掀起过一波热潮。国内有很多高校都建起了同类型的实验室。但近30年过后，最早的那批实验室还存在的却不多了。吉林大学是为数不多在生物考古领域做持续投入的高校。

蔡大伟本人的学术之路，也蕴藏着一种时间复利的哲学。

2002年，蔡大伟考入吉林大学生命科学学院进行硕博连读，他的导师、分子生物学家周慧是国内最早建立古DNA实验室的先行者之一。在人类古DNA研究方兴未艾之际，导师却敏锐地将一个“冷门”方向交给了他：研究古代家养动物。

“当时几乎没有人做动物研究。”蔡大伟回忆道。尽管最初的职业规划是从事生物制药，但古DNA探索人类与文明谜题的巨大魅力，以及自身对历史源流的浓厚兴趣，让他迅速沉浸其中——从马的起源研究开启了这场漫长的学术远征。

随后十几年里，当大多数学者聚焦于人类起源这一“红海”时，蔡大伟默默耕耘在动物考古这片彼时人迹罕至的“蓝海”。他也曾动摇过，想转向更热门、更容易发论文的古人类研究，但他最终看到了这个方向的独特创新价值，坚持了下来。

近年来，关于家养动物的古DNA研究逐渐成为一个新的热点方向。随着古人类研究的日渐饱和，越来越多的考古学家开始将目光投向与人类活动密切相关的家养动物。

曾默默深耕“蓝海”十几年的蔡大伟，成为了新一波研究浪潮的先锋者。

作为一名理科（分子生物学）出身、扎根在考古学院的学者，蔡大伟是文理交叉的完美化身。他深信，分子考古学领域科研的灵魂是提出问题，而最好的问题往往源于人文社科对历史真相的深刻追问。“分析数据是技术，但分析完了怎么‘讲故事’、怎么阐释其历史意义，这还得靠考古学的功底。”如今，他领导着一个20多人的团队，秉持“事必躬亲”的指导风格，继续探索着丝绸之路上家养动物的集群历史。

对分子考古学而言，跨团队合作也很重要。在此项研究中，蔡大伟就曾面临一个典型的交叉学科难题：团队拥有顶级的考古背景和实验平台，但对于日新月异的基因组数据分析方法，他们还需要更专业的伙伴。于是，他便与首尔大学专门从事古DNA数据分析的Choongwon Jeong教授团队达成合作。

“文科学者提出核心的考古学问题，建立思想与背景；理科伙伴则提供前沿的分析工具、技术及手段。两者互补，缺一不可。”这种开放的、旨在解决真问题的合作模式，正是蔡大伟多年来一直坚持的。

蔡大伟（右）和Choongwon Jeong

“而且做交叉研究，我本人也需要持续学习新知识、新技术。现在技术迭代更新这么快，如果不能保持一个开放、合作的思维，很容易在领域中落后。没有人能单打独斗，学会合作才能双赢。”蔡大伟说。

目前，蔡大伟团队仍在继续前行，关于马、羊、狗的古DNA故事也将陆续展开。而这条连接古今、融汇东西的探索之路，正随着更多“第一次”的诞生，向着更辽阔的学术原野延伸。

相关论文信息：DOI: 10.1126/science.adu9904