啤酒加面包，古人类有多爱碳水？|《自然》长文
原文作者：Andrew Curry
早在古人类驯化作物之前，他们就已经在磨制谷物，制作丰盛的炖菜等淀粉类食物。
在晴朗的日子，从Göbekli Tepe遗迹能看到土耳其南部的风景，一直延伸到50公里外的叙利亚边境。这座山顶的考古遗迹已有11600年的历史，一直被认为是世界上最古老的寺庙——它的T形柱和环形围墙比中东陶器还要久远。
建造这些纪念性建筑的人，刚好生活在人类历史发生重要转折之前——即新石器革命。从那时起，人类开始耕种放牧，驯化作物与动物。但在Göbekli Tepe遗址没有驯化谷物的迹象，表明其居民当时还未进步到耕作。在遗址中发现的大量动物骨骼表明，当地居民的狩猎能力极强，还会举办大型宴席。考古学家曾认为，这一地区流动的采集狩猎者有时会聚在一起，大搞烧烤，而这些肉食盛宴让他们建造了这些宏伟的石制建筑。
11000多年前，在世界上最古老的寺庙——土耳其Göbekli Tepe的宴席菜单上，就已经有了谷物。来源：Vincent J. Musi
如今，在德国考古学研究所Laura Dietrich等研究者的努力下，这种观点已经开始改变。在过去四年里，Dietrich发现，这些古代建筑的建造者曾大啖成桶的粥和炖菜，这些食物来自古代居民以近乎工业化的规模磨制和加工的谷物[1]。Göbekli Tepe的这些线索表明，古人类食用谷物的时间远早于此前认识——甚至早于这些植物被驯化的证据出现之前。Dietrich的研究折射出考古学日益扩大一股趋势：更细致地探查谷物等淀粉类食物在过去人们饮食结构中的地位。
研究者使用了一系列技术——从分析古代工具上的微观痕迹到锅里的DNA残余，还有研究人员利用当时的烹饪方法实验性地重做了一顿12000年前的饭。再往前看，证据表明10多万年前就有人在吃淀粉植物了。综合起来，这些发现动摇了长期以来认为早期人类主要以肉食为生的观点——这种观点在美国等地掀起了广受欢迎的原始人饮食法，这种饮食法推荐少吃谷物等淀粉质食物。
这项新的研究填补了我们对古人类食谱的一大认知空白。伦敦大学学院古植物学家Dorian Fuller说：“目前掌握的资料让我们意识到，有一类饮食被我们错过了。”
磨石花园
Dietrich关于Göbekli Tepe盛宴的发现始于该遗址的“岩石花园”。这是考古学家给附近一块空地随便起的名字，因为他们会在那里倾倒考古发现的玄武岩磨石、石灰石槽和碎石中找到的经过加工的大块石头。
随着过去20年挖掘工作的持续，磨石数量悄然增加，Dietrich说，“没人想到过这些石头。”当她在2016年开始对这些石头编目时，庞大的数量把她吓了一跳。“岩石花园”的面积足有一个足球场大，里面有超过1万块磨石、近650个雕刻过的石盘和器皿，有些大到能盛放200升的液体。
Amaia Arranz-Otaegui（右）在约旦东北部的Shubayqa 1考古遗址附近检查谷物生长情况，她和同事在那里发现了14000年前烘烤面包的证据，时间上比谷物驯化提早了数千年。来源：Joe Roe
Dietrich说：“近东其他定居点都没有这么多的磨石，就算在新石器晚期农业十分发达的地方也没有。他们还有一整套石锅，各种能想到的大小。要那么多石制器皿干什么？”她怀疑这些器皿是用来研磨谷物，帮助做粥和啤酒的。考古学家一直都相信这个遗址的石缸是人们在Göbekli Tepe的特殊仪式上喝啤酒的证据，但他们认为这种大餐很少才有。
从这些石头以及其他遗址里找出答案并不容易。在考古学中，发现肉食比找到谷物或其他植物饮食的证据要简单得多，因为屠宰后的动物骨骼比素食的残余更容易变成化石。古代植物残余极难保留，这让植物考古学（研究古人类如何使用植物）的开展难度很大，而且很耗时。研究人员使用筛子、细网和水桶来清洗和分离考古遗址的碎片。小颗有机物，诸如种子、烧焦的木头和烧焦的食物会浮起来，较重的灰尘和石头则会沉下去。
大多数出现的东西都是原材料，从没进过锅子。通过鉴定和计数混在土壤里的草籽、谷粒和葡萄籽，植物考古学家能知道定居点周围区域生长着什么。任何特定物种的反常数量都是一种环境证据，证明其在过去曾被人们利用或培养。
例如，最早的一些植物驯化证据来自Göbekli Tepe附近一处遗址中发现的一粒系小麦，其形状和基因与野生株有细微的不同[2]。而Göbekli Tepe发现的品种看起来像野生的，提示驯化尚未在此发生，或者仍处于早期阶段。（考古学家推断，通过驯化改变谷物形状可能需要几个世纪。）
证明植物被入锅烹煮的证据更难获得。为了搞清楚当时的人在吃什么，考古学家开始关注过去受忽视的证据来源，比如烧焦的食物碎片。它们代表了古人的失误：炖菜和粥煮过头、面包屑掉进了炉子，或被烧焦了。“做过饭的人都知道食物很容易烧焦。”Lucy Kubiak-Martens说。她是荷兰BIAX咨询公司生物考古和环境重建部门的植物考古学家。
就在前几年，人们对这些难以分析的料理残留物还不屑一顾。“认为这是个难搞的材料。脆弱、难看的东西。”Andreas Heiss说。他是奥地利科学院的植物考古学家。“大多数研究者都不想碰。”他们会将粘了食物残渣的部分洗干净，或者当作积垢过深的器皿丢弃，而烧焦的食物碎片则被认为是无法分析的“可能是食物”而被束之高阁或扔掉。
改变这些观点的第一步是回到厨房。这是Soultana Valamoti受到的启示，她是希腊亚里士多德大学的植物考古学家，同时还是一位热情洋溢的家庭大厨。在职业生涯早期，Valamoti常带着水桶和筛子，奔波于希腊的考古发掘现场，同时在博物馆的储藏室里寻找古代植物的残留进行分析。这项工作令她确信：在烧焦的植物残渣中，藏着尚未发掘的证据——前提是她能有办法对其进行鉴定。
20多年前，Valamoti决定把她的实验室变成一个实验厨房。她把小麦磨碎然后煮，制成“布格麦”（bulgur），然后在烤箱里烤焦它，模拟一次古老的烹饪失误（见“青铜时代的快餐”）。通过将烧焦的残渣与希腊北部一处4000年前的遗址发现的样本做比较，她的研究发现，古代和现代样本相吻合，而且这种谷物制作方式可以追溯到青铜时代[3]。
来源：Soultana MariaValamoti et al./J. Archaeol. Sci
接下来的十年她继续做实验。从2016年开始，她利用来自欧洲研究委员会（European Research Council）的经费创建了一个包含三百多种古代和实验样本的结壳和烧焦物参考库。Valamoti用传统品种的小麦和大麦制作面团、烤面包、粥、布格麦和一种名叫trachana的传统食物，然后在对照条件下把样品烧糊。
随后，她将焦掉的食物放大750-1000倍，以识别不同烹饪过程造成的细胞结构明显变化。是煮过还是新鲜的，磨碎还是完整，干燥或浸泡过，谷物高倍放大以后看起来会很不一样。Valamoti说，烤制面包会留下明显气泡，烤焦前煮过的谷物则会使淀粉糊化，“在扫描电子显微镜下都能看到。”
将现代实验结果和古代样本相比较，Valamoti不仅能识别植物物种，还能进一步重建古希腊的烹饪方式和菜肴。有证据表明，这一地区的人们已经至少吃了4000年的布格麦[4]。他们会将大麦或小麦煮熟然后晒干，以便日后储存以及快速复水，“你可以大批处理收成，放在烈日下晒干”，Valamoti说，“然后一整年都能吃，这就是古时候的快餐。”
其他研究者也在研究古代的烹调失误。烧焦的食物残渣“提供了直接的食物证据”，Amaia Arranz-Otaegui说。她是巴黎自然历史博物馆的植物考古学家。“这是革命性的，是从未有过的信息来源。”
以前，研究者很难找到我们远古祖先吃植物的确凿证据。“我们一直怀疑古人类和早期智人食谱里有淀粉，但就是没有证据。”Kubiak-Martens说。
遗传数据也支持人类吃淀粉的观点。例如2016年，遗传学家报告[5]人类产生淀粉消化酶的基因拷贝数量比任何灵长类亲戚都多。“人类有多达20个拷贝，黑猩猩只有2个。”Cynthia Larbey说。她是英国剑桥大学的植物考古学家。人类世系中的这种遗传变化帮助决定了我们祖先和如今我们的食谱。“这说明对智人来说，高淀粉的饮食具有选择优势。”
在约旦Shubayqa 1号遗址的炉子里发现了像是面包的食物残留。来源：Alexis Pantos
为了在考古记录中找到支持证据，Larbey把目光转向了南非遗址中12万年前的烹饪炉，从中找出了一些块状的烧焦植物——一些有花生那么大。在扫描电子显微镜下，她发现了淀粉类植物的细胞组织[6]——这是古人类烹饪淀粉的最早证据。“从12万年前到6.5万年前，古人类会烹饪根部和块茎类组织。”她说，证据的一致性极好，特别是和同一遗址的动物遗骸相比，“随着时间的流逝，狩猎技巧和策略发生了改变，但他们仍然在烹饪和食用植物。”
古人类的饮食可能很均衡，当猎物稀少或猎捕不到的时候，他们依靠淀粉含量高的植物补充热量。“当他们搬到新的生态环境时，能找到碳水化合物就有了重要的主食。”Larbey 说。
有证据表明，尼安德特人也很喜欢植物。2011年，古人类学家Amanda Henry（现供职于荷兰莱顿大学）发表了她在尼安德特人牙菌斑上的发现，这些尼安德特人生活在46000年前至40000年前，埋葬在如今的伊朗和比利时。藏在硬化牙菌斑里并得以保存的植物微化石表明，他们曾烹饪和食用淀粉类食物，包括块茎、谷物和枣子[7]。“我们环境中到处都是植物，”Henry说，“会被利用起来毫不奇怪。”
5月，哈佛大学的古遗传学家Christina Warinner报告了他们从尼安德特人牙菌斑中提取的细菌DNA，样本来自包括现今塞尔维亚发现的一个10万年前的个体。他们找到的微生物包括一些专门将淀粉分解成糖的物种，这支持了尼安德特人已经适应了富含植物饮食的观点[8]。早期现代人的牙菌斑也具有类似的细菌特征，这些证据进一步表明他们当时在吃淀粉类食物。
过去的观点认为，我们的祖先大多数时候坐在火堆旁大嚼猛犸象肉排——如今受到了上述证据的反驳。这种观点已经渗透进了流行文化中，原始人饮食法的支持者认为像谷物、土豆和其他富含淀粉食物不该成为我们的盘中餐，因为我们的狩猎采集祖先没有演化到会吃这类东西。
但现在已经很清楚了，早期人类几乎是刚学会点火就在烹饪和食用碳水化合物。“关于狩猎采集者不吃淀粉的老观点是无稽之谈。”Fuller说。
隐形厨师
要理解过去的人如何烹饪，就要更多地关注烹饪的人。这也反映出考古学家开始关注家庭活动和日常生活的趋势。“本质上，我们想找出历史从未书写过的那些人的相关信息。”亚利桑那州立大学的考古学家Sarah Graff说。
过去，当研究人员在考古现场发现植物残余时，他们通常认为这是意外留下的“自然遗存（ecofact）”——像种子、花粉或烧焦的木头这样的自然物体，能证明该地区曾生长了哪些植物。但现在发生了转变，人们开始把食物残余当作证据，记录了需要工艺、意图和技能的活动。“烹饪过食物首先应该是一种工艺成果，其次才是一个物种，”Fuller说，“加热、发酵、浸泡——制作食物和制作陶器具有相似性。”
考古学家Laura Dietrich正在Göbekli Tepe工作，她在这里记录了大量研磨谷物的操作。来源：Hassan Yıldız
而且，随着研究人员在比较古代遗迹方面的合作日益增多，他们还发现了跨越时间和文化的惊人相似性。例如，在奥地利的新石器时代遗址（约5000年前），考古学家发现了形状异常的焦壳。就好像一个大罐子或锅里的水被烧干，里面的外壳干掉开始燃烧后形成的。研究团队起初认为这是一罐谷物贮藏被火烧毁了。但扫描电子显微镜显示，单个谷物的细胞壁薄得反常——Heiss说这个迹象表明发生了别的事。
Heiss和Valamoti把奥地利的这些发现和大约同一时期埃及酿酒场地找到的焦壳作了比较，结论是这些很薄的细胞壁是萌发或产生麦芽的结果，这是酿酒的关键步骤。这些在奥地利的早期种植者是在酿酒[9]。Heiss说，最终的结果和最初假设“完全不同”，“好几条线索环环相扣，最后豁然开朗”。
而面包似乎能追溯到更久远的年代。Arranz-Otaegui在约旦一处14500年前的遗址工作，她在很久以前的狩猎采集者炉灶里发现了“可能是食物”的烧焦碎片。她把这些东西的扫描电子显微镜图片展示给伦敦考古学博物馆的植物考古学家Lara González Carretero，后者研究土耳其一处名为Çatalhöyük的新石器时代遗址中烘焙面包的证据，结果让两位研究者震惊了。来自约旦的焦壳有明显的气泡，说明它们是烧焦的面包碎屑[10]。
大多数考古学家认为面包是在谷物被驯化之后才出现的——比上述烹饪事故要晚5000年。所以早期的约旦面包师可能使用了野生小麦。
这些证据为新石器革命的起源提供了重要线索——新石器革命是人们开始安居下来，驯化谷物和动物的时期，在世界各地的发生时间不同。在农业种植开始前，面包应该是奢侈品，它需要费时费力地收集野生谷物以备烘焙。这个问题或许推动了重要变革的发生。
Arranz-Otaegui的研究表明，至少在近东，由于人们想确保稳定供应烘焙食物，对面包的需求也许推动了人们尝试驯化小麦。“我们在约旦发现的活动或许影响了更大的进程。是什么推动人们向农业转变，这是考古学的一个基本问题，” Arranz-Otaegui说，“这表明采集狩猎者在使用谷物。”
植物考古学家的下一个前沿领域是史前色拉。研究者正致力于寻找未经烹饪的食物残余，比如绿叶菜，这是古代饮食中另一个被忽视的部分。因为生的植物和蔬菜比烹饪过的种子和谷物更难找到考古记录，Kubiak-Martens称之为古代饮食知识的“缺失环节”。“我们没法从烧焦的痕迹里证明古人吃过绿叶菜，”他说，“但你会惊讶于人类粪便里能找到很多绿叶菜。”2019年，Kubiak-Martens获得了一笔资助，用于研究荷兰一处湿地遗址中保存了6300年的古粪便，她希望从中能揭示史前农民餐桌上的一切。
重现古代饮食
为了了解古代饮食，有些研究者采取了极端手段。以Göbekli Tepe为例，这个遗迹少有有机残留物，难以对史前的植物性饮食提供什么线索。因此Dietrich另辟蹊径（也花了大量劳力）。她的方法是重建人们制作食物的工具，而不是食物本身。
Dietrich的实验室位于柏林一条林荫道，她在那里介绍了她费时费力的处理过程。首先是一块磨石复制品（面包卷大小的黑色玄武岩，正好拿在她的手掌中），从144个不同角度对其进行拍摄。
然后Dietrich花上8小时，研磨4公斤传统品种的一粒系小麦，再给这块石头拍照。随后，软件程序从这两组照片中生成3D模型。她的实验表明，为烘烤面包而研磨的细面粉，会在石头上留下抛光痕迹，和生产煮粥或啤酒所用的粗磨谷物不同。
在处理了数以千计的磨石之后，她摸一摸就能辨别出这些石头的用途。“我摸石头的时候会摸它变平的地方，”她说，“手指可以感知纳米水平的变化。”通过比较磨石（堆在Göbekli Tepe岩石花园里那些）现代复制品的损耗模式，她在一项2020年的研究[11]中指出，住在那里的人们大多数时候都只是粗磨谷物，只需打掉外层麸皮使其易煮，做成粥羹食用，或者发酵成啤酒。
为测试这一理论，Dietrich委托一名石匠，雕刻了一个Göbekli Tepe出土的30升容量的石缸复制品。2019年，她和团队成功用加热的石头煮了粥，为这个过程的每个步骤都仔细做了记录和计时。他们还用手磨麦芽在开放容器中酿了一扎新石器啤酒。味道“有点苦但可以喝”，Dietrich说，“如果你觉得很渴又活在新石器时代的话。”
从Göbekli Tepe发现的磨石和其他植物处理工具中，如今可以拼凑出12000年前那里的景象。这些纪念性建筑的建造者并不是刚开始实验性地使用野生谷物，而是农耕者的“原型”。尽管没有驯化作物，但对谷物的各种烹饪方法已经很熟悉了。“这些是最好的研磨工具，而我已经见过很多磨石了，” Dietrich说，“Göbekli Tepe的人们知道自己在做什么，也知道谷物可以做什么。他们已经超越了实验性的阶段。”
她的实验改变了考古学家对这个遗址，甚至是对其建造时期的理解。他们起初的解释听起来就像美国大学的兄弟会：许多男猎人聚在山顶，在特殊的庆祝活动中大啖烤山羊、剧饮温啤酒。Dietrich 说，没有人认真考虑过大规模食用植物的可能性。
在去年末的一项研究中[12]，Dietrich认为“烧烤加啤酒”的解释与事实相去甚远。Göbekli Tepe发掘的大量谷物加工工具表明，就算早在农耕开始之前，谷物也是一种日常主食，而非难得一尝的发酵食物。
参考文献：
1. Dietrich, L. et al. PLoS ONE 14, e0215214 (2019).
2. Heun, M. et al. Science 278, 1312–1314 (1997).
3. Valamoti, S. M. Veget. Hist. Archaeobot. 11, 17–22 (2002).
4. Valamoti, S. M. et al. J. Archaeol. Sci. 128, 105347 (2021).
5. Inchley, C. E. et al. Sci. Rep. 6, 37198 (2016).
6. Larbey, C., Mentzer, S. M., Ligouis, B., Wurz, S. & Jones, M. K. J. Hum. Evol. 131, 210–227 (2019).
7. Henry, A. G., Brooks, A. S. & Piperno, D. R. Proc. Natl Acad. Sci. USA 108, 486–491 (2011).
8. Fellows Yates, J. A. et al. Proc. Natl Acad. Sci. USA 118, e2021655118 (2021).
9. Heiss, A. G. et al. PLoS ONE 15, e0231696 (2020).
10. Arranz-Otaegui, A., Gonzalez Carretero, L., Ramsey, M. N., Fuller, D. Q. & Richter, T. Proc. Natl Acad. Sci. USA 115, 7925–7930 (2018).
11. Dietrich, L. & Haibt, M. J. Archaeol. Sci. Rep. 33, 102525 (2020).
12. Dietrich, L. et al. J. Archaeol. Sci. Rep. 34, 102618 (2020).
原文以How ancient people fell in love with bread, beer and other carbs为标题发表在2021年6月22日《自然》的新闻特写版块上
© nature
doi: 10.1038/d41586-021-01681-w