Analisi isotopiche 13 C/ 15 N 18 O

ANALISI MICRO-DISTRUTTIVE IN REMOTO: ANALISI DEGLI ISOTOPI STABILI
Centro di Antropologia Molecolare per lo Studio del aDNA, Dep Biologia, Università di Roma Tor Vergata
Direttore: Prof Olga Rickards ([email protected])
INQUADRAMENTO:
Tra tutte le specie animali, l'uomo ha senza dubbio l'alimentazione più varia. Ciò è dovuto alla nostra
peculiare abilità di procurarci e utilizzare cibi provenienti da una vasta gamma di ambienti e di
trasmettere queste nozioni alle generazioni successive. Lo studio dei cambiamenti nella dieta è pertanto
essenziale per comprendere l'evoluzione della nostra specie e per risalire all'origine delle popolazioni. Un
popolo migrato in un nuovo areale geografico può molto verosimilmente mantenere le sue tradizioni
alimentari e le abitudini culinarie. Pertanto, la possibilità di tracciare le rotte di dispersione degli alimenti
insieme con quelle dei gruppi umani e degli animali e piante che consumano rappresenta senza dubbio un
importante settore di ricerca per l'antropologia e la biologia evoluzionistica. Tuttavia, le migrazioni che
hanno caratterizzato la storia recente della nostra specie insieme con lo sviluppo delle moderne pratiche
agricole, hanno portato alla perdita delle culture alimentari locali, limitando l'efficacia di questo tipo di
studi. La capacità di ottenere informazioni sulla dieta di esemplari archeologici costituisce un'unica e
innovativa soluzione a questo problema.
Il collagene, contenuto nelle ossa, viene sintetizzato principalmente a partire dalle proteine contenute
negli alimenti. Pertanto, il rapporto degli isotopi stabili del carbonio (12C/13C o delta13C) e dell'azoto
(14N/15N o delta15N) riflette il rapporto presente nei cibi assunti da un individuo durante la vita, o più
precisamente durante gli ultimi dieci anni prima della morte. Si stima infatti che questo sia il periodo
necessario perché il collagene si fissi nelle ossa umane. I rapporti degli isotopi stabili del carbonio e
dell'azoto variano considerevolmente a seconda dei cibi consumati. Per esempio, i valori di delta13C
possono discriminare popolazioni che si nutrono prevalentemente di alimenti di origine marina da quelle
la cui dieta è soprattutto a base di carne, così come i consumatori di piante C3 (come ad esempio cereali
e legumi) o C4 (per esempio granoturco e miglio). Inoltre, i valori di delta15N possono dare
un'indicazione del livello trofico del cibo consumato e pertanto di distinguere, nell'ecosistema terrestre,
tra erbivori e carnivori e, nell'ecosistema marino, i livelli trofici più complessi. Diversi studi hanno
permesso di caratterizzare i principali mutamenti nel tipo di dieta legati alle più importanti fasi
dell'evoluzione umana. L'analisi degli isotopi stabili è stata anche applicata con successo a reperti
neandertaliani e della nostra specie risalenti al Paleolitico. Lo studio degli isotopi stabili in popolazioni di
epoca storica può consentire, inoltre, di rispondere anche a quesiti più specifici come, ad esempio, se la
composizione della dieta fosse correlata al sesso, all'età o allo stato sociale degli individui. In fine, la
variabilità nel tipo di dieta all'interno di una società può anche essere correlato all'origine etnica dei suoi
componenti e/o a recenti immigrazioni da una diversa regione geografica. In questo caso i movimenti
popolazionistici possono essere ricostruiti utilizzando altri isotopi, come quelli dello stronzio (87Sr/86Sr) o
dell'ossigeno (18O/16O). Variazioni nei loro rapporti non sono dovute a differenze nella composizione
della dieta ma piuttosto ai diversi contesti geologici locali. Pertanto, la quantità di isotopi dello stronzio e
del piombo presente nello smalto dentale è direttamente correlata alla geologia del luogo dove un
individuo è cresciuto (dal momento che i denti si formano durante l'infanzia), mentre quella rinvenuta nei
minerali delle sue ossa riflette la situazione geo-ambientale della località dove ha trascorso il resto della
vita. Eventuali differenze nei livelli isotopici dello stronzio o del piombo tra lo smalto dei denti ed i
minerali delle ossa in un individuo indicherebbero che nel corso della sua esistenza ha cambiato
residenza, ossia che si è spostato da un'area con un particolare assetto geologico ad un'altra con geologia
diversa.
DETTAGLI TECNICI:
Analisi isotopica δ15N e δ13C
L'estrazione del collagene viene effettuata utilizzando il metodo di Longin modificato ( in Scorrano et al.,
2014). Il collagene una volta estratto viene pesato e circa 0,9-1,2 mg vengono inseriti all'interno di
particolari capsule (tin capsules) e analizzati allo spettrometro di massa che ci permette di valutare le
concentrazioni isotopiche dei vari elementi.
Analisi isotopica δ37Sr e δ18O
Al fine di escludere o minimizzare tracce di contaminazione ambientale si separa lo smalto dal resto del
dente e si tratta secondo la metodica proposta da Killgrove (PhD tesi, 2010), il prodotto così ottenuto viene
analizzato allo spettrometro di massa per determinare le diverse concentrazioni isotopiche.
Estrazione del collagene da ossa
• Pulizia
• Demineralizzazione
• Gelatinizzazione
• Ultrafiltrazione
• Liofilizzazione
Analisi di spettrometria di massa
Letture:
Scorrano G, Brilli M, Martínez-Labarga C, Giustini F, Pacciani E, Chilleri F, Scaldaferri F, Gasbarrini A,
Gasbarrini G, Rickards O. Palaeodiet reconstruction in a woman with probable celiac disease: a stable
isotope analysis of bone remains from the archaeological site of Cosa (Italy). Am J Ph Anthrop. 2014,
154:349-56.
Lelli R, Allen R, Biondi G, Calattini M, Barbaro CC, Gorgoglione MA, Manfredini A, Martínez-Labarga C,
Radina F, Silvestrini M, Tozzi C, Rickards O, Craig OE. Examining dietary variability of the earliest farmers of
south-eastern Italy. Am J Ph Anthrop. 2012, 149:380-90.
Craig O, Biazzo M, Colonese A, Di Giuseppe Z, Martinez-Labarga C, Lo Vetro D, Lelli R, Martini F, Rickards O.
Stable isotope analysis of Late Upper Palaeolithic human and faunal remains from Grotta del Romito
(Cosenza), Italy. Journal of Archaeological Science, 37:2504-12.
Craig OE, Biazzo M, O’Connell TC, Garnsey P, Martinez-Labarga C, Lelli R, Salvadei L, Tartaglia G, Nava A,
Reno` L, Fiammenghi A, Rickards O, and Bondioli L. Stable Isotopic Evidence for Diet at the Imperial Roman
Coastal Site of Velia (1st and 2nd Centuries AD) in Southern Italy. Am J Ph Anthrop. 2009, 139:572–83.