2026年9月30日 星期三

達文西的 DNA 密碼 -- Holy Child 是誰畫的?

Holy Child 是一幅以紅粉筆描繪的男童,五官是以羽毛般輕柔的筆觸勾勒出來,暈塗法(sfumato)讓他的面容輪廓略顯朦朧。2000 年代初期,購得此畫的已故藝術經紀人 Fred Kline 曾說這幅畫具有達文西的特有風格,例如左手排線法(left-handed hatching),暗示這幅可能是達文西的畫作,不過到底是不是達文西畫的仍有爭議,有專家表示這可能是他的學生所作。

▍鑒定挑戰


目前藝術品的真偽鑑定主要依賴專家的鑑賞力和風格分析,而近年來興起的藝術組學(arteomics)是試圖從畫布、顏料和紙張中提取生物痕跡,例如 DNA 或蛋白質,希望可以輔助專家的判斷。

達文西的作品常有爭議,尋找達文西的 DNA 已成為藝術組學的焦點,成功的話可能會徹底改變藝術界鑑定和保護珍貴文物的方式。

不過,由於達文西的墓地在 19 世紀時遭到破壞,目前沒有確定已知是達文西本人的 DNA 樣本可作為比對,而且他也沒有直系後代,可以用來鑒定的只有間接證據,像是其哥哥弟弟的 Y 染色體樣本,以及考古學家試圖從其親屬的墓穴中提取 DNA。

古代 DNA 的研究中,鑑定達文西的 DNA 可說是最困難的項目之一。

▍達文西 DNA 計畫 LDVP


LDVP (Leonardo da Vinci DNA Project) 成立於 2014 年,目的是找到達文西本人的 DNA。該計劃是由來自兩大洲、超過三十幾位科學家組成的跨領域團隊,他們從正職工作中擠出時間,並從公共和私人來源拼湊資金,並展開多條戰線上,包括對藝術品進行採樣,以及從從古代和現存的推定達文西親屬身上提取 DNA。



▍達文西家族


達文西的父親 Ser Piero da Vinci 是佛羅倫斯的一位官員,他和好幾位女性生下了至少 23 個孩子。

達文西(Leonardo da Vinci)是在 1452 年出生於義大利 Vinci 附近的托斯卡尼 Anchiano 小村,身為一名公證人的私生子,他後來崛起成為文藝復興時期最耀眼的博學者(polymaths)之一。他解剖屍體以描繪解剖結構,繪製河川水流圖以設計運河,並在第一架直升機起飛前的數個世紀就草繪了直升機。他留下的畫作不到 20 幅,其中《蒙娜麗莎》和《最後的晚餐》最為著名,以及數千張素描、草圖和筆記,這些在 5 個世紀後繼續提供新的見解。

達文西於 1519 年 5 月 2 日在法國逝世,並安葬於 Amboise 的聖胡貝特禮拜堂(Chapel of Saint-Hubert)。

Museo Ideale Leonardo da Vinci 博物館館長 Alessandro Vezzosi 和達文西遺產協會的系譜學家 Agnese Sabato 仔細鑽研了教區名冊、遺囑和地契,以重建達文西的父系血統,自他於 1331 年出生的祖父直到現在。

在 2025 年 5 月出版的一本 400 頁巨著中,這兩人追溯了四條源自 Ser Piero da Vinci 且延續了 21 代未中斷的男性血脈。他們確認了 15 位在世的男性後代,其中一位在 12 月過世,現在是 14 位。

Ser Piero da Vinci 的墓在佛羅倫斯,但目前為止 LDVP 還無法進入。最近的歷史研究顯示,達文西的父系祖父 Antonio、一位叔叔和兩位同父異母的手足被埋葬在文西鎮聖十字教堂(Church of Santa Croce)的家族墓穴中,這座教堂在 20 世紀初曾整修過。

▍達文西的 DNA


第一步是鑑定出一些達文西的 DNA,以便與任何可能從藝術品中提取的遺傳物質進行比對。雖然負責 Amboise 墓地的官員表示研究團隊可以進入墓地採樣,但前提是他們必須先從其他地方分離出推定的達文西 DNA。

其他地方是哪裡?

Amboise 墓地裡的毛髮


他們想到 1863 年的時候,小說家兼經理人 Arsène Houssaye 曾經在 Amboise 墓地進行的挖掘,當時發現了一個頭骨和一綹金色毛髮,被認為是達文西的。這綹頭髮消失了數十年,直到 2019 年才重新現世,當時一位私人收藏家將其展覽在 Museo Ideale Leonardo da Vinci。

LDVP 團隊對單根頭髮進行放射性碳定年,從頭髮中提取古代 DNA 的好處是可以清除其表面的汙染物。

達文西的家族墓穴


接著,他們檢驗頭髮和藝術品中的粒線體 DNA,其含量約為細胞核染色體 DNA 的 100 倍,但粒線體 DNA 是遺傳自母親,而沒人知道達文西的母親 Caterina 葬在哪裡,她生下達文西時是一名 16 歲的僕人。

於是,LDVP 轉向男性親屬,想從 Y 染色體下手。Y 染色體的許多區段幾乎原封不動地從父親傳給兒子,不會像大多數染色體那樣與來自母親的基因發生重組。因此,Y 染色體可以保存一條跨越數世紀的生物軌跡。

2024 年 4 月,佛羅倫斯大學(UNIFI)的考古學家去家族墓穴展開了為期一個月的挖掘工作,他們挖掘出了玻璃珠、十字架、珠寶,以及來自大約五到六個人的遺骨,其中三塊是保存完好的骨頭,兩塊岩部顳骨(petrous temporal bones)和一塊內耳骨。放射性碳分析顯示其中一塊岩部顳骨的年代介於 1421 年至 1457 年之間,正是達文西祖父在世的時候,他們確認該個體為男性。

達文西的畫作


J. Craig Venter 的研究團隊改進從達文西藝術品中提取微量 DNA,他們先用濕潤的棉籤輕輕擦拭,再用乾棉籤擦拭,收集卡在紙張纖維中的樣本。紙張是多孔的,它會吸收汗水、皮屑、細菌、DNA,所有東西都會留在裡面。

研究團隊從 Holy Child 採集了樣本,並選取了另外三幅分別約作於 1501 年、1625 年和 1740 年的大師素描(兩幅義大利,一幅法國)做為比較。他們在 Holy Child 中發現甜橙樹(Citrus sinensis)的 DNA,這種樹在文藝復興時期種植於梅迪奇家族(Medici)的花園中作為權力的象徵,間接佐證了畫作的時代背景。

除此之外,他們也從該畫中恢復了大量人類 DNA,並和存在 23andMe 的 Kline DNA 進行比對。

排除了 Klline 和 DNA,其他的 DNA 是誰的?達文西、他工作室的某人,或者是 500 年來除了 Kline 之外曾接觸過《聖嬰》的任何人?

因此,他們尋找可能留有達文西男性親屬 DNA 痕跡的物品。

達文西父親的卷宗


達文西的父親留下了一條有希望的線索:他作為公證人時所編纂的卷宗,保存在佛羅倫斯國家檔案館,但檔案管理員不願允許採樣。位於托斯卡尼 Datini Palace 的 Prato Archive 檔案館限制較少,那裡保存著達文西祖父的堂表兄弟 Frosino di ser Giovanni da Vinci 在 1400 年代親筆寫的信件,Prato的檔案管理員允許 LDVP 進行乾擦採樣。

檔案管理員先前已將信件數位化,因此它們並非沒有現代汙染,但許多信件都用繩子和蠟精心密封,上面留有寄信人的拇指印,其中一封信的蠟封中含有大量人類 DNA,該信件也被發現充滿了瘧原蟲 Plasmodium malaria 的 DNA,因為瘧疾在文藝復興時期的托斯卡尼是地方性流行病。

達文西的 Y 染色體


LDVP 團隊於 2024 年底聯繫了 Y 染色體專家 Lee,他和傑克森實驗室的遺傳學家 Pille Hallast 將這些序列與約 9 萬個已知標記組成的面板進行比對,這些標記將 Y 染色體序列分組為稱為單倍群(haplogroups)的譜系。

研究團隊在 Holy Child 素描和 Frosino 的信件中,發現了相同的 Y 染色體單倍群(haplogroups) E1b1b。這是一個在托斯卡尼地區常見的遺傳譜系,雖然不能 100% 證明素描出自達文西,但排除了許多不相關的人,例如收藏家。

最新的 telomere-to-telomere 定序技術可以一次讀取數十萬個 DNA 鹼基對,使過去難以準確定序的 Y 染色體高度重複區段變得清晰。長讀取定序可能不適用於破碎的古代 DNA,但它是建立高解析度參考資料的強大工具,可以讓科學家在更廣泛的單倍群中,辨識出一組只屬於達文西家族的獨特變異,或許能將近親和許多其他同樣擁有 E1b1b 單倍群的人區分開來。

如果能精確辨識達文西的 Y 染色體,便可以將其他來源的 DNA 和其進行比對和鑑定。

除了達文西,該技術也可以被應用於辨識其他藝術家的作品,例如如 Ralph Albert Blakelock 和 Thomas Gainsborough。



Article:

Exclusive: Have scientists found Leonardo da Vinci’s DNA? | Science | AAAS


Publication:

H Singh, SV Rajagopala, R Hart et al. Biological signatures of history: Examination of composite biomes and Y chromosome analysis from da Vinci-associated cultural artifacts. bioRxiv (2026) DOI: 10.64898/2026.01.06.697880










2026年9月22日 星期二

佼佼者是怎麼培養出來的

大家在上學的時候,可能都聽過資優班或是天才,這些天才通常都是小時候可能測 IQ 的時候測出來,然後就開始集中訓練,譬如說數學資優班、音樂資優班,或是體育資優班等等,想要越早訓練,讓他的技能越專精,然後就得個奧林匹亞獎項或者是參加奧運等等。

但是,長大之後有成就的人,都是從小時候就被發現是天才,然後提早開始訓練,然後越來越厲害嗎?或是一直都很厲害嗎?

最近有篇刊在 Science 的研究發現年輕的得獎者或是青年得獎者,和成年的得獎者是不同群的人。

照理說,如果小時候就是天才、就很厲害,從小就得獎,然後又一直在他的領域專精或是訓練,那他應該一路得獎到成年人,也就是說不管是青年族群或是成年族群,得獎的都是同一群人。

但是,世界上有成就的人或是各領域的佼佼者、冠軍,很多並不是從小就是天才,有些是後天努力得來的。

例如,有像莫札特(Mozart)、 Tiger Woods 或數學家陶哲軒(Terence Tao)這樣從小就是天才的人,也有像貝多芬(Beethoven)、 Michael Jordan 或達爾文(Charles Darwin)這樣早期表現平平、後來卻成就非凡的例子。

哪一種模式才是常態?

小時了了,大未必佳?還是大器晚成?

在這篇研究中,他們試圖探討四個問題:
  1. 從小就是天才的族群、比賽冠軍,和成年後才有成就的族群,一直都是同一群人嗎?都是同一群人的比例占多少,是 90% 以上都是同一群人還是只有一小群人在年輕的時候得很多獎,長大後也得很多獎?
  2. 成年後有成就的人,在年輕的時候就比別人厲害嗎?
  3. 如果年輕的時候就是天才、舊的很多獎,是否可以預期他長大後的表現也很好,也會得很多獎?年輕時候是冠軍,長大後還會是冠軍嗎?
  4. 要怎麼預測?誰才是會世界頂級的佼佼者?是從小時候就很厲害看出來嗎?

為了探討人類表現的最高邊界,研究團隊回顧整合了涵蓋近 3.5 萬名成人的國際頂尖表現者數據,將運動、科學、西洋棋和音樂等領域進行跨界綜合分析。

Q1. 早期和後期的傑出表現者在時間跨度上大多是同一群人嗎?


一項針對超過 50,000 名運動員(包含 3,375 名國際獎牌得主)的大型整合分析顯示,青少年時期的冠軍和成年時期的冠軍,極少是同一群人。

早期(青少年時期)的傑出表現者和後來(成年巔峰期)的傑出表現者,在很大程度上是兩個不重疊的群體(Discrete Populations),也就是說「小時了了」的人,長大後未必是世界頂尖,而世界頂尖的人小時候往往不是最出色的。

▫️ 體育:青少年時期與成年時期的國際級運動員中,有近 90% 是不同的人,而在國際獎牌得主中,此比例更高達 88%。約 82% 的國際級青少年選手,長大後無法達到同等的國際水準,約有 72% 的國際級成人選手,在青少年時期並未達到國際水準。

▫️ 西洋棋:14 歲以下的「世界前 10 名」棋手和後來的「成年世界前 10 名」棋手,有 89% 是不同的人。

▫️ 學術:青少年時就讀前 6.7% 中學的人,和後來念頂尖大學的人,有 91% 是不同人。

▫️ 認知能力 vs. 收入:12 歲時認知能力排名前 1% 的人,和成年 30 幾歲時收入排名前 5% 的人,有 99% 是不同的人。

▫️ 學歷 vs. 收入:頂尖學校畢業的人,和 42 歲時收入排名前 5% 的人,約有 92% 是不同的人。頂尖學校畢業的人,和近 30 歲時收入排名前 5% 的人,也有 85% 是不同的人。

早期的頂尖表現者與成年後的巔峰表現者在很大程度上是兩個截然不同的群體。大多數成年後的頂尖人物,在早期階段並非是最優秀的;而大多數早期的神童,成年後也未維持在頂尖行列。

Q2. 世界最頂尖的表現者在早期就已經超越同儕了嗎?


分析結果顯示許多成年的世界頂尖人物,在年輕時並非同齡人中表現最好的。為了深入了解這一現象,研究團隊比較了世界級(World-class)和差點世界級(Just below highest level)兩組人的發展軌跡。

研究分析了三個不同領域的資料,結果一致:
  • 運動員:比較 508 位世界級與 420 位國家級選手,發現世界級選手在早年的表現反而較低。
  • 科學家:比較 330 位諾貝爾獎得主與 1595 位未獲獎的提名者,諾貝爾獎得主在早期的論文引用排名進展,比那些獲得提名但未獲獎的科學家還要慢。
  • 西洋棋手:分析近十年來的世界前 3 名與排名第 4-10 名的棋手。雖然前 3 名在巔峰期的積分平均高出 48 分,但他們在 14 歲時的積分,平均卻比排名第 4-10 名的棋手低了 62 分。

在人類表現的最高層級中,「最巔峰表現」和「早期的表現」呈現負相關,也就是說,小時候表現最好的人,長大後往往不是最強的;反之亦然,這也暗示用來預測「早期成功」的因素和用來預測「成年後頂尖成就」的因素,很可能是截然不同的。

Q3. 預測早期傑出表現的因素,是否也能預測後期的巔峰表現?


研究發現,預測「青少年時期優異表現」的因素,和預測「成年後世界級表現」的因素,非但不同,而且常常是相反的。

▫️ 青少年菁英(Junior Elites):與同齡表現較差者相比,他們通常較早開始專項運動、較早進入培訓計畫、較早達成里程碑。他們在主項運動上累積較多練習,但較少接觸其他運動。

▫️ 成年世界級選手(Senior World-Class):與同齡的國家級選手相比,他們通常較晚開始專項運動、較晚進入培訓體系。關鍵差異在於,他們在主項運動上的早期練習量較少,但在其他運動上的練習量較多(平均在兒童與青少年時期從事 2 種其他運動長達 9 年)。

結論:那些能預測青少年時期成功的因素(如極早開始、大量專項訓練),往往與成年後的世界級成功無關,甚至是有害的。

Q4. 預測「世界最佳表現者」的因素是什麼?


這種「大器晚成」和「多元發展」的模式在其他領域同樣適用:
  • 運動員:世界級運動員在兒童與青少年時期,平均從事過 2 項其他運動(長達 9 年),累積了較多的其他運動練習量。
  • 科學界(諾貝爾獎得主):和國家級獲獎者相比,諾貝爾獎得主早期的學術進展(如論文發表影響力、取得教職)反而較慢。然而,他們在科學內外(如藝術、音樂、手工藝)展現了更豐富的跨領域活動(平均多出 2 項愛好)。
  • 藝術(歌劇作曲家):作曲家的成功和其先前創作的單一類型作品數量呈負相關,但和跨類型的創作總量呈正相關,也就是說涉獵多種流派比專精單一流派在未來更有可能成功。此外,藝術家的創作爆發期(Hot streaks)通常發生在跨領域探索之後。

多元發展較好的可能原因


成年的級頂尖人物(World-Class)的成長軌跡和普遍認為的贏在起跑點不同,他們較少在早期便專攻一個領域,較多是早期玩多種領域(Multidisciplinary Practice),邊向玩得廣而非玩得精,因此早期在各領域的進步幅度較小。

相較之下,早早就開始只專攻一個領域練習,雖然年輕時就可以有卓越的表現,但卻無法達到世界級的水準,大多數在成年後只能有國家級(National-Class)的表現。



研究團隊認為,可能有以下幾個原因:

1. Search-and-Match Hypothesis


▫️ 源於:勞動經濟學(labour market encomics)

透過在不同領域的廣泛接觸,更有機會找到最符合其天賦和興趣的領域,一旦找到了則更有可能有世界級的頂尖表現。

2. Enhanced-Learning-Capital Hypothesis


▫️ 源於:學習遷移理論(general learning transfer theory)

在不同領域中的多樣化學習任務和情境,能擴展個人的學習資本:
  • 靈活思考:整合不同見解與方法,提升解決問題的能力,這對創造力至關重要。
  • 適應力:讓學習者更懂得如何在不同情境下學習,成為高效的學習者。
  • 理解學習原理:接觸多樣的方法論有助於掌握學習的本質,例如怎樣才能有效率的學習。

3. Limited-Risks Hypothesis


年輕時的跨領域學習可以減少一些阻礙或風險,例如:
  • 過度訓練、倦怠與身心損耗。
  • 過高的機會成本,例如犧牲家庭、教育或其他興趣。
  • 興趣消退後,反而沒其他選擇,只能繼續做不再有興趣的事情。
  • 在體育或音樂等領域中,因過度使用造成的傷害。

雖然目前的教育和觀念還是傾向贏在起跑點,越早決定方向、越早準備越好,不過也要想到,這樣做的風險也很高,因為就像是場賭博。賭父母自己的眼光。這麼說好了,有的父母覺得自己的小孩數學很強,以後可能得個諾貝爾獎之類的,殊不知他以為的牆其實只是他們讓小孩先學了,所以比起其他同學,他數學很厲害,但真的厲害嗎?未必。

然後父母就把小孩的未來賭在數學上,除了數學其他科目都不重要,如果之後發現其實他並不喜歡數學,或是數學並非是他的強項,之前好像是強項單純只是比其他人先學,加上父母濾鏡(我的小孩好棒棒),那小孩等於把成為其他領域頂尖人物的可能性都犧牲掉了,或是犧牲掉他本來可能有的興趣。

研究團隊出了黃金 N+2 法則建議,也就是與其只專攻一個項目,不如把一些時間分給其他領域,鼓勵學生去接觸其他領域。

例如:
  • 足球教練:不要每週練 4-6 天足球,而是撥出時間讓球員去打籃球、網球或體操。
  • 鋼琴老師:鼓勵學生學習第二樂器,例如長笛、小提琴或打擊樂。
  • 物理資優班:鼓勵學生選修資工、生物或哲學。

根據諾貝爾獎得主和世界冠軍的經驗,可知除了主項目之外,同時從事約 2 項額外領域,可以獲得最佳的廣度和深度平衡。



Article:

Science | Recent discoveries on the acquisition of the highest levels of human performance


Publication:

A Güllich, M Barth, DZ Hambrick et al. Recent discoveries on the acquisition of the highest levels of human performance. Science (2025) DOI: 10.1126/science.adt7790