還原北周武帝宇文邕

 

圖片來源：Curr. Biol.

是否曾想像有些古代名人長什麼樣子？尤其是中國歷史上的一些人物，畢竟中國的水墨畫常常都畫不出人的真實相貌，尤其是帝王，畫師因為不想被砍頭，當然更加不會老實地畫出帝王的真實長相。

在過去，可以用法醫學的方法，來還原某個特定人的長相。要那樣做，需要當事人的頭骨，也只能還原他的長相；不過，隨著古基因體學的發明以及生物技術的進步，只要能夠萃取出他的DNA，就可以透過定序、分析來描繪出大致上的長相。

最近復旦大學的研究，就成功地還原了北周武帝的長相。

研究團隊從北周武帝宇文邕的遺骨中提取了DNA。他們從位於今天中國陝西省咸陽市的孝陵陵墓中，選取了一塊骨頭進行古代DNA的提取和分析。透過對這塊骨頭進行表面清潔並磨成細粉後，再使用特定的化學試劑和試驗流程從中萃取出北周武帝的DNA。整個過程需要在專門設計的實驗室中進行，以避免現代DNA的污染。萃取出的古代DNA隨後進行高通量測序，最終得到了武帝宇文邕的基因組資料。透過這一系列複雜的步驟，研究團隊能够從這些遺骨中取得足够的DNA，用於進一步的分析。

他們發現，武帝宇文邕擁有典型的東亞或東北亞面貌。使用病理SNP分析顯示，武帝可能有更高的中風風險。基因結構分析顯示，武帝來源於東北亞，但也有來自黃河農民的混合血統。武帝與古代契丹和黑水靺鞨樣本以及現代達斡爾和蒙古人群有最親密的基因關係，但他的基因組也展示了與黃河農民相關的額外親緣關係。

武帝的祖先估計有61%來自古代東北亞人，約三分之一來自與黃河農民相關的群體。這可能是由於鮮卑王室與當地漢族貴族之間持續的通婚所導致的。他的父親是宇文泰，母親是叱奴太后。這兩個人在歷史上的記載都屬於鮮卑族，但武帝的基因有三分之一是漢人，顯示了混血的狀況在當時應該是非常普遍。

根據史料記載，宇文邕於西元578年突然去世，享年36歲，他的死因在當時引起了廣泛的猜測。在這個研究中，研究團隊分析了他的DNA，發現了與中風（腦卒中）風險增加相關的病理性單核苷酸多態性（pathogenic SNPs），這暗示了他可能有更高的中風風險。

不過，武帝可能不是死於中風。中國研究團隊在萃取宇文邕的DNA時，發現試劑變紅了。進一步的分析顯示，武帝體內的砷濃度是一般人的100倍以上；經過詢問醫學專家，瞭解到應該不是急性中毒而是慢性中毒（急性中毒砷會集中在腹部，但研究團隊在骨骸中找到砷，應該是慢性中毒）。

後來復旦大學教授韓昇查閱文獻後發現，北周武帝豢養了許多術士幫他煉丹；這可能是慢性砷中毒的原因。

此研究不僅為理解武帝及其時代提供了重要的遺傳學資訊，也對於研究古代東亞人群的遷徙與混合、以及漢族和非漢族貴族間的關係提供了珍貴資料。這些發現不僅豐富了我們對於中國古代歷史的理解，也對於探究人類基因多樣性及其歷史變遷具有重要意義。

參考文獻：

Du et al., Ancient genome of the Chinese Emperor Wu of Northern Zhou, Current Biology (2024), https://doi.org/ 10.1016/j.cub.2024.02.059

2022/11/21。澎湃新聞。解密阿史那皇后！復旦青年科學家破譯全球首例古突厥皇室基因組

揭開古代DNA之謎：用創新技術追踪染色體異常

 

透納氏症古人的顱骨。
圖片來源：Communications Biology 

現代科技幫助我們瞭解許多事，但是也帶來許多困惑。常常會聽到一些老人家說，我們以前都沒那麼多病，現在的人是不是亂吃亂用（有時還會說「亂來」），才會有這麼多毛病啊？

我們當然知道不見得是這樣。例如羅馬人因為不知道鉛有毒，把鉛拿來做鍋子、用鉛保存葡萄酒、甚至吃醋酸鉛，毒害了他們自己與他們的後代；中國人以為吃了方士煉製的丹藥可以長生不老，結果那些丹藥都含有重金屬，吃了雖然真的不老，但卻不能長生。

所以，有人就開始對古人的生活感興趣。但是研究古人的生活其實並不容易！古人會寫字的不多，這也就意味著具有書寫能力的古人可能不是一般人。會讓這些識字能文的古人感興趣的事物，想必也不是太普遍。

所以，雖然可以從古人的書信以及歷史的記載來瞭解古人的生活以及古人可能也有人罹患現代人的什麼疾病（比如說亨利·卡文迪許Henry Cavendish可能有自閉症），但是這些被記錄下來的人也大多不是一般人（所謂的「庶民」），所以也很難用這些人來代表整體。

如果可以研究他們的基因呢？

研究古人的基因，說來容易做來難。怎麼說呢？我們的基因體是由去氧核糖核酸（DNA）構成。雖然DNA躲在細胞核裡面，但是細胞裡面有各式各樣的東西都可能會傷害DNA，而來自太陽與太空的輻射，也有可能會造成我們DNA的斷裂。在我們活著的時候，我們可以修復它，但是一旦我們死亡，DNA的修復就停止了，然後它就會被身體裡面的酵素切割成越來越小的碎片。當然，還是有部分的DNA會幸運地被保留下來，比方說存在於骨骼或牙齒裡的DNA。

如果能萃取到這些DNA，就可以瞭解古人的基因長什麼樣子。到這裡，大家應該都想到一個人了吧？那個人就是斯萬特·帕博（Svante Pääbo），他成功地定序了尼安德塔人，也開啟了古基因學（paleogenetics）。因為他的貢獻，在2022年得到了諾貝爾生理或醫學獎。

個別分析古DNA當然好，但是若想要知道古人的大致樣貌，不見得非要把「每一個」古人的基因體「全部」定序。比方說，如果我想知道古代有沒有唐氏症（Down syndrome），我需要的只是鑑定這些古人有沒有多一條21號染色體，不是嗎？

是，不過這件事還是說來容易做來難，畢竟人往生以後，DNA的分解是隨機的；但是如果能建立起所有染色體在人往生後大致上的分解狀況，研究團隊就可以建立所謂的「常染色體基線」（autosomal baseline），然後藉著定序某個特定片段還定量某個染色體，接著以染色體基線當分母，就可以估計出這個古人是不是有染色體數目異常（aneuploidy）囉！

克里克研究所的研究團隊，就建立了這樣一個電腦的軟體，將570個古人的基因體分析之後，找到了6個有染色體異常的古人：其中有3個有克氏症候群（Klinefelter syndrome，47,XXY），1個有透納氏症（Turner syndrome, 45,X0），另外還有1個有唐氏症、一個有XYY症候群（又稱為Jacob's syndrome）。

當然，知道古人也有染色體異常是一回事，我們還是無法知道他們到底當年是怎麼過日子的？雖然從骨骸看來，透納氏症的那位還沒有開始發育就死了，而克氏症候群的三位都比較高，但我們還是不知道他們當年的日子難過嗎？但是，至少我們可以更好地瞭解古人也有我們有的病痛，只是他們沒有先進的科技，無法知道這些病痛到底是為什麼。

參考文獻：

Anastasiadou, K., Silva, M., Booth, T. et al. Detection of chromosomal aneuploidy in ancient genomes. Commun Biol 7, 14 (2024). https://doi.org/10.1038/s42003-023-05642-z