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深入分子层面他们能找到已经“消失”的古丝绸

来源:科技日报2021-12-09 10:19
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  南宋单衣修复现场 受访者供图

  如果丝绸制品,在漫长的时光中已经降解,化成灰,碾成泥,考古学家还能判断出它是什么吗?

  答案是——只要丝绸没有彻底分解成碳氮氧氢这些化学元素,就可以!

  用中国丝绸博物馆首创的免疫分析法,考古人员已经成功在仰韶村遗址仰韶文化和龙山文化墓葬土壤中检测出丝素蛋白的微痕迹,说明墓葬中可能曾经存在过丝绸实物。在三星堆的祭祀坑中,用同样的方法,证明了当时祭祀焚烧过丝绸制品。

  丝绸,对于其他考古机构来说,只是众多研究领域的一个分支。但对中国丝绸博物馆来说,却是他们研究的重中之重。在丝绸文物的寻找和修复上,他们有“独门绝技”。当传统方法束手无策时,他们一出手,便拨云散雾。

  从遗存物质“大海”,捞出丝素蛋白这根“针”

  中国丝绸博物馆是纺织品文物保护国家文物局重点科研基地的依托单位,寻找丝绸起源,是他们的一项重要学术命题。

  2012年起,中国丝绸博物馆就与浙江大学、浙江理工大学等高校合作,完成了一系列基于免疫学原理的丝织品微痕检测课题研究。

  这种技术,适用于降解非常严重的样品,比如已经泥化、碳化、灰化、矿化了的脱离了纺织品物质实体的丝绸。当传统方法已经无计可施时,免疫分析法就能大显身手。

  中国丝绸博物馆副馆长、纺织品文物保护国家文物局重点科研基地主任周旸告诉科技日报记者,免疫分析法,靠的是抗原抗体的免疫应答。

  这一技术的关键,是找到丝绸的分子标识物,制备抗体。

  丝素蛋白是一种天然高分子蛋白质,由18种氨基酸按照特定序列连接。

  分子标识物的确定,就得益于科研人员对丝素蛋白微观分子层面的了解。

  制备抗体也并非一次就能成功。研究人员需要通过动物免疫,从动物血清中提炼抗体。因为涉及动物养殖,使得这一过程的一致性和稳定性难以得到保证。如果抗体效价不佳,就要重新来过。

  免疫分析法的优点是非常精准,而且这种方法还非常灵敏,即使样本特别复杂、丝素蛋白浓度极低,只要它没有被彻底分解,都会产生免疫应答。“免疫分析法能在考古现场众多遗存物质构成的‘大海’中,发现丝素蛋白这一根‘针’。” 周旸说。此外,它还能判断丝绸的生物学种属,看它是桑蚕丝还是野蚕丝,只要有相关的定制抗体,就还能进行更精细的分类。

  即使丝绸化成泥,免疫分析法也能认出来

  这一技术为我国原创,有30多项发明专利,具有独立知识产权。此前,中国丝绸博物馆的“考古现场纺织品(丝、毛)文物免疫检测关键技术研究与应用”成果经专家鉴定,被认为“达到国际领先水平”。

  “我们的目标是拓展丝绸考古的时空范围,寻找丝绸起源。”周旸说。技术,将考古第一现场可能被忽略的信息揭示出来,将考古从肉眼可见的物质层面延伸到不可见的分子层面。

  为什么要寻找丝绸起源?周旸说,这个问题别人也问过她很多次。

  对中华文明来讲,最初的丝绸起源是在神话故事里,黄帝的元妃嫘祖就教人种桑养蚕。丝绸一直伴随着中华文明,没有迟到,也没有早退,还沿着丝绸之路走向了全世界。在物质层面,它是全球化的贸易商品;在精神层面,它是一种文化符号。丝绸这么重要,它的起源在哪,是否起源于中国,中国人对世界的原创性贡献能不能得到确凿的证明?“要回答这些问题,就要靠考古学实证。”周旸说。

  去年,中国丝绸博物馆的研究人员在河南汪沟遗址出土的瓮棺中发现了距今5000多年的桑蚕丝残留物,这也是目前世界发现的年代最早的丝绸实物。

  免疫分析法不仅能为丝绸寻根溯源,还帮南海1号找到了“隐藏”货物。

  现在在网上搜索南海1号,还能看到某问答网站有人提问:南海1号为什么没有丝绸?

  有人回答:应该有的,在船体泥中检测出丝素蛋白了。

  这一“正名”,也出自周旸团队之手。

  在南海1号沉船10号舱的底部泥沙里,他们用免疫分析法找到了丝绸。

  南海1号是南宋时期的一艘沉船,船上满载陶瓷、金属器和漆器等当时流行的外销商品。它是海上丝绸之路贸易的重要实物资料和珍贵水下文化遗产。

  但是,既然是行驶在海上丝绸之路上的贸易商船,船上有没有丝绸呢?

  团队去取样时,面对的是一个空舱,只有舱底有些烂泥。就是从烂泥中,他们检测到了强烈的丝素蛋白的信号。说明这个现在看来空空如也的船舱,曾经可能装满丝绸。

  “当时真的很开心,我们做了一件有意义的事情,说明海上丝绸之路是有丝的!”提起这件事,周旸的语气都雀跃了起来。

  以丝固丝,治疗丝绸文物的“癌症”

  中国丝绸博物馆还有另一大绝技,就是修复丝织品,化腐朽为神奇,让丝绸文物“起死回生”。

  这个绝技名叫丝素蛋白接枝加固技术。技术的应用对象是无强度的丝绸,也就是一碰就碎的丝绸。

  糟朽,被称作丝绸文物的癌症。有些丝绸文物埋藏太久,氨基酸的化学键大多断掉了,会变得异常脆弱。“但我们是纺织品文物保护重点科研基地,越是难的问题,越要攻克。”周旸说。

  那么,能不能在微观层面,把断掉的化学键重新接上?

  中国丝绸博物馆研究团队和浙江理工大学合作,研发出丝素蛋白接枝加固法,将小分子的丝素蛋白片段,放入糟朽的丝绸文物。

  “说白了,是同源加固,以丝固丝。”周旸说,修复材料和被修复对象具有同源性,有利于规避用化学方法修复后出现的“不良反应”。

  修复时,工作人员需要找到合适的材料,保证丝素蛋白片段加得进去,黏得起来,形成新的化学键。

  周旸打了个比方,好比现在有一栋破房子,砖块之间已经开裂,露出缝隙。“你要修复它,就得搞清楚缝隙有多大,用哪种型号的水泥。”丝素蛋白片段的大小得恰到好处,能够在缝隙中生长。

  每一件患上糟朽病害的丝绸文物,都是一位病入膏肓的病人。必须先进行各种检查,了解基础数据;然后专家会诊,为它定制治疗方案;方案定好了,药剂也制备好了,才能进入临床动手术。

  周旸说,他们坚持最小干预原则,若非必要,不轻易使用这种方法。

  中国丝绸博物馆修复过一件南宋紫褐色罗印金彩绘花边单衣,它距今已经800年。

  用这一加固技术,他们成功“唤醒”了这件南宋丝绸服饰。单衣从脆弱糟朽重新变得柔软,如今已能够展出,向观众讲述800年前主人的人生。

  “怎么强调科技在文物保护领域里的重要性都不为过。”在纺织品文物保护与研究领域工作了近30年,周旸感慨,很多技术,经过了十几年的打磨,才能拿出来加以应用。她表示,还需继续加强面向文物保护利用基础理论、关键科学问题的研究,这样才能产生新的技术、装备和材料。(记者 张盖伦)

[ 责编:赵宇豪 ]
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