5万年前，北美大陆被巨型动物统治。笨重的猛犸象在苔原上漫游，而森林则是高大的乳齿象、凶猛的剑齿虎和巨大的狼的家园。野牛和高大的骆驼成群结队地迁徙在整个大陆，而巨大的海狸则在湖泊和池塘中穿梭。在落基山脉以东的许多地区都发现了体重超过 1,000 公斤的巨大地懒。

然后，在上一个冰河时代末期的某个时候，北美大部分巨型动物消失了。它们消失的原因和方式仍存在激烈的争论。一些研究人员认为，人类的到来是导致这一现象的关键因素。也许这些动物被人类猎杀和食用，或者人类只是改变了它们的栖息地或争夺重要的食物来源。但其他研究人员认为，气候变化是罪魁祸首，因为地球在经历了数千年的冰川期后开始解冻，环境变化的速度超过了巨型动物的适应速度。这两派之间的分歧非常激烈，争论也非常激烈。

尽管经过了几十年的研究，这个冰河时代的谜团仍然没有得到解决。我们目前还没有足够的证据来排除其中一种情况，或者其他已经提出的解释(例如疾病、彗星撞击事件、多种因素的结合)。其中一个原因是，我们用来追踪巨型动物存在的许多骨骼都是碎片，难以辨认。虽然一些遗址保存了巨型动物的遗骸，但其他遗址的条件对动物骨骼来说却很恶劣，它们被磨损成更小的碎片，这些碎片已经发生了太大的变化，无法辨认。这些腐烂过程包括暴露、磨损、断裂和生物分子衰变。

这些问题导致我们缺乏关于特定巨型动物物种分布地点、消失时间以及它们如何应对人类的到来或晚更新世气候变化的关键信息。

将现代技术应用于古骨

我们的工作就是解决这一信息缺失问题。为此，我们将注意力转向了华盛顿特区史密森尼国家自然历史博物馆的杰出藏品。该博物馆收藏了过去一百年进行的无数考古发掘的成果，是动物骨骼的宝库，这些骨骼与北美巨型动物灭绝的原因息息相关。然而，这些遗骸中有许多已经严重破碎，无法辨认，这意味着它们对这个问题的解释能力至少到目前为止还很有限。

幸运的是，近年来，考古探索的新生物分子方法得到了发展。考古学家不再去挖掘新遗址，而是越来越多地将注意力转向科学实验室，使用新技术探测现有材料。一种这样的新技术被称为 ZooMS，即质谱动物考古学的缩写。该方法依赖于这样一个事实：虽然大多数蛋白质在动物死后会迅速降解，但有些蛋白质，如骨胶原，可以保存很长时间。由于胶原蛋白在不同的动物分类群之间，甚至在单个物种之间，往往存在细微的差异，胶原蛋白序列可以提供一种分子条形码，帮助识别那些原本无法识别的骨骼碎片。因此，从微量骨骼中提取的胶原蛋白片段可以在质谱仪上分离和分析，以对传统动物考古学家无法识别的残骨进行识别。

选择考古材料进行研究

我们决定用这种方法重新审视史密森尼博物馆的档案材料。我们的研究是一次试点，提出了一个关键问题：史密森尼博物馆收藏的骨头是否保留了足够的胶原蛋白，让我们能够更多地了解其储藏室中的碎骨材料?答案并不明显，因为许多挖掘工作都是几十年前进行的。虽然这些材料在过去十年左右一直存放在最先进的气候控制设施中，但挖掘时间较早，这意味着现代标准不一定适用于所有阶段的处理、加工和储存。

我们检查了五个考古遗址的骨骼材料。这些遗址的历史都可追溯到晚更新世/早全新世(约距今 13,000 至 10,000 个日历年)或更早，位于美国西部的科罗拉多州。最早的遗址于 1934 年发掘，最晚的遗址于 1981 年发掘。虽然遗址中的一些材料可以识别，但其中大部分已经破碎，没有保留可用于动物考古学鉴定物种、属甚至科的诊断特征。一些骨骼碎片看起来非常没有希望——它们已经褪色和风化，或者边缘圆润，表明它们在埋葬之前已被水或沉积物搬运。

发现卓越的生物分子保存方法

我们的发现让我们感到惊讶。尽管许多藏品年代久远，大部分材料的外观并不乐观，而且骨头本身的起源也很古老，但它们的 ZooMS 结果却非常出色。事实上，80% 的骨骼样本产生了足够的胶原蛋白，可用于 ZooMS 鉴定。73% 的骨骼样本可以鉴定到属级。

我们利用 ZooMS 识别的分类群包括 野牛、 猛犸象 (猛犸象所属的属)、 骆驼 科(骆驼科)以及可能的 猛犸象 (乳齿象所属的属)。在某些情况下，我们只能将标本归入广泛的分类群，因为许多北美动物仍然缺乏 ZooMS 参考库。这些数据库对于欧亚大陆来说相对完善，但对于其他地区则不够完善，对于我们在质谱仪上运行样本时识别样本产生的光谱至关重要。

我们的发现对博物馆藏品具有重大意义。我们所研究的材料在各方面都与自然历史博物馆中展出的那些华丽材料相差甚远。从外观上看，这些高度破碎、体积小且无法诊断的动物骨骼毫无新意，而且表面上没有多少信息量。但与其他生物分子工具一样，ZooMS 揭示了数十年来从未引起研究人员和游客注意的被忽视标本中保留的丰富信息。

我们的研究结果还凸显了此类收集对于解决有关巨型动物究竟何时、何地和如何灭绝的持续争论的潜力。通过开放构成大部分巨型动物记录的碎骨材料进行分析，ZooMS 有可能帮助提供大量新的研究数据来解决有关巨型动物灭绝的长期问题。ZooMS 提供了一种相对简单、快速且廉价的方法来从很久以前的发掘地点提取新信息。

我们的研究还强调了保存考古藏品的重要性。当研究人员和机构资金匮乏时，那些不引人注目或没有明显直接价值的考古文物和骨骼可能会被忽视甚至丢弃。博物馆必须获得足够的资金来长期照顾和收藏考古遗迹。正如我们的分析所表明的那样，这些古老的材料可以以意想不到的方式获得新的生命——在这种情况下，我们可以使用微小的骨头碎片来帮助更进一步解开地球上一些最大的动物为何从古代北美消失的谜团。