文物及其附着物中含大量有机物质，过去限于技术和经验的不足，对这类材料研究的关注度不高，往往也较难释出深层信息。随着分子生物学的发展，新的技术逐渐被文物工作者吸收借鉴。分子生物学技术原本用于病原体鉴定、生物标志物检测等，凭借对核酸、蛋白质等生物大分子的高特异性与高灵敏度，现已成为分析文物制作材料、探究制作工艺、辅助文物保护修复等工作的重要工具，展现出传统技术难以替代的作用。

核酸分析技术

核酸是生物的遗传物质，即便生物材料长期在地下环境埋藏，仍可能残留微量DNA不被降解。核酸扩增与测序技术，可从降解的核酸片段中提取关键遗传信息，对文物材料或附着物进行测定。PCR技术（聚合酶链式反应）是扩增DNA片段的基础技术，能将几个拷贝的痕量DNA有效扩增至可检测水平。结合巢式PCR的双重特异性扩增或实时荧光PCR的定量与定性同步检测，能进一步提升检测准确性，实现文物中的生物源成分分析。例如，上海“长江口二号”古船环境微生物进行PCR扩增、荧光定量检测和Illumina测序分析，揭示了水体微生物丰富度与多样性变化特征，为古船的生物病害防治奠定了基础。故宫博物院清宫海桐皮药材文物进行古DNA提取、建库，使用鸟枪法宏基因组测序技术分析，确定海桐皮来源于芸香科椿叶花椒属的树皮，为传承清宫医案提供了考古依据。

Sanger测序技术适合单一目标DNA片段的精确测序，是PCR产物的标准解析工具。通过对PCR扩增产物或直接提取的混合DNA进行测序，可获取更全面的生物信息，适用于分析多种生物材料混合的或严重降解的复杂样品。例如在研究遗址生业模式时，可从动物骨骼等遗留物中提取DNA，经PCR扩增后通过Sanger测序获得目标基因序列，再与已知物种的参考基因序列比对，即可明确其生物特征。相较于红外光谱分析等方法，该技术特异性更好，能够避免样品中其他有机质干扰。例如，对南唐钦陵墓室壁画丝状蓝藻进行16SrDNA基因测序，并结合形态结构特征和生境分析，确定了该藻的分类地位。对登封王城岗遗址出土黄牛遗存的DNA测序，表明样品全部为家养普通牛，母系遗传结构简单。对礼县西山遗址出土马骨DNA进行PCR扩增后测序，显示有栗色和骝色两种毛色，为研究秦人牧马提供了新线索。

高通量测序技术（NGS）利用宏基因组分析，同时检测数千至数百万条DNA片段，对检测文物样品中的生物源混合材料有显著优势。古代织物常存在多种生物材料混合的情况，采用NGS技术对样品提取的总DNA测序，可一次性明确多种材料的生物来源，无需对样品进行分离预处理。文物表面及内部的微生物是导致文物劣化的重要因素，该技术也可有效进行文物环境微生物群落分析，全面解析微生物的种类组成及相对丰度特征。叶汐等对金沙土遗址表面藻类和苔藓群落进行高通量测序分析，表明种群分布的空间差异和环境因子存在相关性，盐分含量是影响种群分布的关键因素。韩超等对常州出土明代古尸体表微生物进行测序分析，证明其优势物种为一种超越耐旱极限的曲霉属帚状曲霉，为古尸的长久保存提供了依据。

蛋白质分析技术

文物中的蛋白质残留物也是重要的生物标志物，通过免疫分析和蛋白质组学技术检测残留物的“抗原特性”或“肽段指纹”，可以推断文物材料属性。酶联免疫法（ELISA）在医学领域主要用于传染病筛查、肿瘤标志物监测等，其核心原理是抗体对特定抗原的专一性结合。在文物分析中，若样品含目标蛋白质，即便蛋白质发生部分降解，其“抗原决定簇”结构仍可能保留，具备特异性抗体检测条件。用该法在墓葬壁画红色颜料中检测出狗胶原蛋白。例如对古代三合土灰浆进行蛋清酶联免疫法（ELISA）检测，实现了蛋清灰浆中微量（质量分数0.003%）蛋清成分的准确检测，为追溯古代灰浆制作工艺提供了科学依据。对鄯善县苏贝希遗址黑色块状残留物进行酶联免疫吸附测定，发现含有少量牛酪蛋白，证实至迟公元前5到3世纪牛奶已进入我国新疆地区先民食谱。通过制备胶原蛋白多克隆抗体，采用胶体金标记，利用免疫反应产生的颜色变化检测山羊皮革胶原蛋白，可以精准鉴别山羊皮制文物。

免疫荧光标记可在文物微损的前提下获取数据，实现蛋白质原位定位检测，直观地在文物切片上观察目标蛋白质的空间分布。尤其是在分析壁画等文物的制作工艺时，可以用来明确胶结材料是混合于颜料中，还是仅涂覆于颜料表层。对故宫养心殿燕喜堂建筑彩画进行免疫荧光法检测，发现沥粉层、颜料层中含胶原蛋白，表明胶结材料为动物胶，未在地仗层中使用动物胶提升强度。

蛋白质组学技术的分析逻辑是，不同种属间组成蛋白质的氨基酸序列有显著区别，不同蛋白质具有特异的肽质量。从文物样品中提取蛋白质后，用胰蛋白酶将其酶解为短肽段，通过液相色谱串联质谱技术（LCMS/MS）测定肽段的质量电荷比（m/z），再与数据库中标准肽段指纹图谱比对，即可准确定性。只要特征肽段保留，就可完成检测。通过分析质谱检测到的肽段长度分布，可推断降解程度，为文物保存状态评估提供量化依据。检测到的短肽段占比越高，降解程度越严重。研究表明，基于特异性单克隆抗体的宏阵列生物芯片的定性检测，能够对考古样品中是否含有蚕丝蛋白多肽片段做出快速筛选甄别，可以极大提高鉴定的工作效率。对丝绸文物全生命周期的蛋白组分变化进行分析，发现长时间的劣化过程中丝素蛋白重链、轻链和糖蛋白链部分降解，轻链降解速率最慢。对隋炀帝萧后冠饰土壤样品进行丝绸蛋白残留物提取和生物质谱检测，断定为古代蚕丝蛋白残留物。对横水西周墓荒帷提取蛋白氨基酸序列与蚕丝蛋白重链、轻链序列比对，确定为蚕丝蛋白，因此判断荒帷原来的纺织材料是蚕丝。对云南黑玛井遗址青铜器内容物进行分析，证明蛋白质组学方法可以应用于温带埋藏环境以及距今2000年甚至更古老的考古样品。对小河墓地草篓残留物进行蛋白质组学分析，鉴定出牛酪蛋白、牛免疫球蛋白和牛β乳球蛋白，推断其为牛奶制品。

技术优势与实践价值

分子生物学技术依托对生物大分子的精准分析，具有更高的特异性、灵敏度和信息深度，展现出化学分析法不能比拟的优势，其应用范围可以覆盖文物材料研究、工艺追溯和保护修复的各方面。特异性源于生物大分子的固有属性，从核酸层面看，不同物种的基因序列存在专属的遗传标记，经PCR引物特异性结合、测序序列比对，可直接锁定生物来源，不受样品中糖类、脂质、无机盐等非生物源成分干扰。从蛋白质层面看，抗原与抗体的结合具有专一性，质谱检测的特征肽段是特定蛋白质的分子指纹。高灵敏度满足文物微损或无损检测需求，PCR分析所用样品量仅微克级，ELISA分析可检测纳克级的蛋白质，质谱技术甚至可分析飞克级的肽段。结合物种地理分布数据库，基因测序技术在区分有机质文物制作材料来源的近缘物种与产地溯源方面有明显优势，能够多维度获取文物深层信息。

挑战与发展方向

当前，分子生物学技术在文物分析中的应用仍受限于文物样品与技术本身的适配性。文物在地下埋藏或保存过程中，会有锈蚀产物中的重金属离子、土壤中有机质附着聚集，影响检测准确性。金属器锈蚀物中的金属离子可能会抑制DNA聚合酶活性，使痕量DNA无法扩增；外来有机质分子可能与文物残留物的蛋白质肽段竞争离子源，降低检测灵敏度。极端保存环境可能导致核酸与蛋白质完全降解，使免疫分析与质谱检测失效。需加强技术创新与流程优化，探索完善文物样品的金属离子螯合、DNA固相萃取纯化等前处理步骤去除抑制物。

分子生物学技术通过精准解析核酸、蛋白质等生物大分子，为文物制作材料的生物来源鉴定、工艺追溯、保护修复提供医学级检测标准，其核心价值不仅在于技术跨领域迁移，更在于将生命科学的微观研究视角引入文物保护与考古领域，为理解先民的资源利用、技术发展、环境适应等提供全新的分子层面证据。

（作者单位：山东协和学院 山东省文物保护修复与鉴定中心）