清晨时分，在马萨诸塞州安默斯特市的一间实验室里，地质科学研究生 Rob D'Anjou 坐着查看测试结果，旁边放着一壶咖啡。他白天长时间工作，分析从挪威北部兰德湖底部钻取的两根狭窄的粉土、泥土和其他沉积物的岩芯，令人沮丧的是，他并没有发现任何他希望用来重建湖泊过去 7000 多年温度和降水记录的分子。
然而，岩芯中还有许多其他物质。他突然意识到，其中一些物质看起来很熟悉。他翻阅了一叠化学论文，并在它们的帮助下证实了他的怀疑：他看到的是人类粪固醇，这是粪便留下的最后化学痕迹。而这些粪便无疑是古代的，可以说是制造于 2000 多年前。
D'Anjou 知道，这项发现无论多么不吸引人，都是重要的。人类粪固醇顾名思义就是人类存在的指示物，可以提供追踪古代人类迁徙的方法，并帮助古气候学家评估这些人口对环境的影响。当他在马萨诸塞大学安默斯特分校地质科学系展示他的数据时，在场的科学家们很快为他的研究提出了各种生动的标题。但 D'Anjou 和他的同事们在接下来的几年里，对这些样本进行了更为审慎的研究。他们的工作，本周发表在《美国国家科学院院刊》上，标志着首次以这种方式使用粪固醇，但这很可能不是最后一次。
废物的时间线
湖泊沉积物长期以来一直是古代人类历史的重要线索来源——但通常是间接的。例如，古气候学家曾探查古代粉土中农作物花粉和火灾炭的颗粒，试图明确人类是否存在以及何时存在。但花粉可以从几英里外吹来，火灾也可能自然发生，因此即使结合使用，这些技术也最多只能提供模糊的信息。
这在一定程度上解释了为什么如此长的排泄记录让 D'Anjou 感到兴奋。粪固醇是在哺乳动物消化胆固醇的过程中产生的，科学界对此并不陌生。不同哺乳动物物种产生的粪固醇略有不同，考古学家曾利用它们来确定古代农民是否在田地里使用过粪肥，以及确定古代厕所的位置。现代环境科学家也用它们来检测三角洲和河口的水污染。然而，似乎没有人曾在沉积岩芯中寻找过粪固醇。
D'Anjou 首先做的是创建岩芯不同深度（当然对应不同的时间点）粪固醇精确含量的的时间线。然后，他汇编了岩芯中另外两种物质的时间线：多环芳烃（在植物物质燃烧时释放）和植物蜡（古气候学家可以通过它推断附近土地是森林还是已被开垦，很可能是为了耕种）。
当这些图表与树木年轮提供的温度数据一起放在一起时，D'Anjou 看到一个故事浮现出来。在记录的前 4000 年左右，人类粪固醇含量几乎为零，碳氢化合物的含量也很低。植物蜡表明该土地是森林。然后，大约在 2250 年前，粪固醇和碳氢化合物的含量急剧飙升，更多的土地被开垦。粪固醇的含量在几百年内保持在高位，通常在一次突然的降温后下降，这可能使得寒冷的北极地区农业难以维持。当气温回暖时，粪固醇含量再次上升，但在公元 550 年左右出现显著下降，并逐渐下降，这与斯堪的纳维亚地区主要因政治和社会经济原因的迁徙记录同步。之后含量有所恢复，但在 14 世纪黑死病时期再次出现下降，当时历史记录显示该地区超过 80% 的农场被废弃。
一人之垃圾……
南佛罗里达大学化学海洋学名誉教授 Ted Van Vleet 曾使用粪固醇研究污水污染，他认为这是一个引人入胜的故事，科学家们为此付出了令人称赞的努力。“可能还有其他解释，但作者提出的情景是可靠的，”他在电子邮件中写道。
尽管如此，D'Anjou 和他的团队欣然承认存在其他可能的情景。他们承认，粪固醇含量的下降并不一定意味着人口数量的相应下降。“如果降雨量大大增加，并且粪便转移的物质更多，那么这种不确定性肯定存在，”气候学家、D'Anjou 的导师 Ray Bradley 说。
但是，Bradley 指出，粪固醇信号似乎具有非凡的敏感性。在更早的历史时期，当人类粪固醇几乎完全消失时，该团队仍然看到了少量食草动物沉积的粪固醇。“我们能够检测到这一点，这真是太不可思议了，”Bradley 说。“当时不可能有很多驼鹿和鹿在四处游荡。但这些信号在沉积物中仍然是可检测的。”这表明在大多数情况下，误差的大小可能并不很大。
展望未来，该团队希望对附近的湖泊进行采样，看看粪固醇是否在那里也能保存下来，并与考古学家合作，看看其他地方的沉积岩芯中的粪固醇是否能帮助回答人类何时出现在波利尼西亚等地的问题。然而，目前团队的一位成员，地质学兼职教授 David Finkelstein，正计划在家附近进行实验。他对新鲜粪便与陈旧粪便在化学记录中的表现方式很感兴趣，他已经致电当地农场，希望能获得样本用于风化研究。他已经遇到了一些怀疑。
“‘你们是认真的吗？’这总是电话另一头的问题，”他说。他的回答是：“‘是的，先生，我们非常认真对待粪便研究。’”
这个故事也刊登在 TIME.com 上。
