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.