Antropo, 2001

www.didac.ehu.es/antropo
Contibuto alla paleobiologia mediante l'analisi dei reperti
non ossei della collezione "G. Marro"
Emma Rabino Massa
Dipartimento di Biologia Animale e dell'Uomo. Università di Torino. Via Accademia Albertina, 17.
10123 Torino. Tel. 39 011 8122374. E-mail: [email protected]
Parole chiave: Paleobiologia, Reperti non ossei, Mummie egiziane
Riassunto
Le indagini di paleobiologia effettuate sui resti non ossei possono contribuire
alla definizione delle caratteristiche biologiche degli individui e delle popolazioni a
cui essi appartengono, fornendo interessanti informazioni sulla loro tipologia, sulla
struttura genetica e sul rapporto uomo-ambiente, considerando cioè abitudini di vita
e aspetti paleonutrizionali e paleopatologici.
Sui resti non ossei della collezione Egiziana "G. Marro" sono state compiute
indagini, avvalendosi di tecniche istologiche e immunoistochimiche,
cromatografiche, serologiche, genetiche e radiologiche.
Nella breve nota vengono sintetizzate le possibilità di indagine e i risultati
delle suddette ricerche, che hanno permesso di integrare i dati storici con quelli
biologici in una più completa descrizione antropologica di questa antica popolazione.
Abstract
Paleobiological analyses of non-osseous remains can contribute to the
definition of the biological characteristics of individuals and the populations to
which they belong, providing interesting information about their typology, genetic
structure and the human-environment relationship, i.e. a consideration of lifestyles
and paleonutritional and paleopathological aspects.
We have analyzed non-osseous remains from the "G. Marro" Egyptian
collection, employing histological, immunohistochemical, chromatographic,
serological, genetic and radiological techniques.
Our short note summarizes the possibilities for analysis and the results of our
research, which have allowed us to integrate historical information with biological
data for a more complete anthropological description of this ancient population.
Rabino Massa, E., 2001. Contibuto alla paleobiologia mediante l'analisi dei reperti non ossei della collezione "G.
Marro". Antropo, 0, 23-33. www.didac.ehu.es/antropo
Rabino Massa, E., 2001. Antropo, 0, 23-33. www.didac.ehu.es/antropo
Introduzione
Le indagini di paleobiologia effettuate sui resti non ossei possono contribuire alla
definizione delle caratteristiche biologiche degli individui e delle popolazioni a cui essi
appartengono, fornendo interessanti informazioni sulla loro tipologia, sulla struttura genetica e sul
rapporto uomo-ambiente, considerando cioè abitudini di vita e aspetti paleonutrizionali e
paleopatologici. L'analisi dei resti non ossei della collezione Egiziana "G. Marro" ha permesso di
integrare i dati storici con quelli biologici in una più completa ricostruzione della storia di questa
antica popolazione. Le ricerche hanno fornito risultati molto soddisfacenti grazie anche al buono
stato di conservazione dei reperti.
Sulle mummie della collezione "G. Marro" sono state compiute indagini, avvalendosi di
tecniche istologiche e immunoistochimiche, cromatografiche, serologiche, genetiche e
radiologiche; il materiale idoneo per le analisi è stato prelevato nella quantità minima per
assicurare una corretta lettura del risultato, evitando il più possibile di compromettere l'integrità
del reperto.
Tecniche istologiche e immunoistochimiche
Da mummie della collezione "G. Marro" sono stati prelevati campioni di tessuti diversi; essi
si presentavano di colore scuro, duri e secchi; sono stati sottoposti a un processo di reidratazione
secondo una metodica appositamente studiata; sono state quindi eseguite le colorazioni di
"routine" e specifiche secondo le metodiche tradizionali (Chiarelli et al., 1967a; Fulcheri et al.,
1992).
L'applicazione di queste tecniche ha fornito ottimi risultati, dimostrando un buono stato di
conservazione dei differenti tessuti evidenziando strutture istologiche e cellulari ancora ben
raffrontabili con quelle dei preparati freschi: se ne riportano, qui di seguito, alcuni esempi.
Il tessuto che si è presentato nel migliore stato di conservazione è quello cartilagineo
auricolare. In molte sezioni colorate con Galgano sono stati evidenziati i gruppi isogeni e talora è
stato possibile intravedere le singole cellule in essi contenute. Risultano inoltre anche in buono
stato di conservazione strutture extracellulari quali le fibre elastiche e collagene (Rabino et al.,
1972).
Figura 1. Arteria di piccolo calibro (140 X)
Figure 1. Artery of small calibre (140 X)
In altri preparati sono risultate ben visualizzabili strutture cave con spesse pareti, in cui è
stato possibilile riconoscere, previa colorazione con il metodo di Mallory, fasci di collagene
colorati in azzurro. Queste strutture sono state interpretate come arterie di piccolo calibro (Fig. 1);
la superficie interna del lume si presentava festonata con il caratteristico aspetto della elastica
interna; il lume risultava occupato da materiale che, con fuxina, si è colorato in rosso e si può
supporre sia derivato dalla fusione di elementi figurati del sangue (Fig. 2a, 2b).
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Figura 2a. Elementi figurati del sangue (700 X)
Figure 2a. Blood elements (700 X)
Figura 2b. Globuli rossi (280 X)
Figure 2b. Red cells (280 X)
In alcune sezioni, insieme ai globuli rossi, sono state individuate altre cellule che, con buona
certezza, possono essere considerate globuli bianchi (Chiarelli et al., 1967b).
In sezioni trasversali di palpebra è stato evidenziato (colorazione Galgano) un epitelio
pavimentoso pluristratificato, con strato corneo ben identificabile, sotto il quale è stato possibile
distinguere lo strato dermico e quello adiposo. E' risultata inoltre chiaramente riconoscibile la
stratificazione tipica dell'epidermide; in molti campioni, infatti, si è potuta notare la distinzione tra
lo strato germinativo e gli strati soprastanti (spinoso e corneo) (Rabino, 1981).
Con le tecniche istologiche si possono inoltre ottenere informazioni di notevole interesse
antropologico; lo studio della cute, infatti, può permettere di individuare il colore della pelle,
basandosi sulla "classificazione" delle popolazioni, in leucodermi, xantodermi e melanodermi. A
questo proposito l'esame istologico ha permesso di accertare, nei reperti della collezione "G
Marro", la presenza di granuli di melanina ancora ben conservati ed evidenziabili nel citoplasma
delle cellule dello strato basale (Fig. 3)
Figura 3. Sezione di epitelio pluristratificato (140 X)
Figure 3. Section of pluristratified epithelium (140 X)
L'istologia trova buona applicazione anche nell'ambito della paleopatologia; infatti con
queste tecniche è stato possibile diagnosticare malattie che non lasciano segni sull'osso quali
quelle dovute a parassiti ancora evidenziabili (Sandison, 1969). Ad esempio, nello strato corneo
della pelle del piede di una mummie sono state osservate strutture ascrivibili al parassita
Schistosoma e una che può essere interpretata verosimilmente come una larva di Anchylostoma
(Rabino, 1983) (Fig. 4).
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Figura 4. Stadio larvale di Nematode (140 X)
Figure 4. Larval stadium of Nematode (140 X)
Altro aspetto patologico di particolare importanza è stato il riconoscimento di segni di
arteriosclerosi nella carotide di una mummia Egiziana del Medio Regno (Rabino, 1972; Sandison,
1962) (Fig. 5).
Con tecniche immunoistochimiche è stato, infine, possibile riconoscere componenti tissutali
quali cheratine, actina, miosina, mioglobina, lo studio delle quali contribuisce alla
caratterizzazione genetica delle popolazioni (Fulcheri et al., 1986).
Figura 5. Sezione trasversa di carotide con degenerazione di tipo aterosclerotico (100 X)
Figura 5. Section of carotid artery with arterioscletic change (100 X)
Tecniche cromatografiche
Considerato il buono stato di conservazione dei tessuti e il mantenimento delle loro
proprietà istochimiche è stato effettuato uno studio sulle caratteristiche chimiche, biochimiche e
macromolecolari che le proteine di queste strutture hanno mantenuto. In particolare, con tecniche
cromatografiche, si sono ottenute informazioni sulla composizione in aminoacidi di particolari
tessuti e sulla quantità di questi in forma libera e legata a formare catene polipeptidiche.
Sono stati esaminati in particolare campioni di tessuto muscolare e di tendine (Fig. 6); il
contenuto in aminoacidi liberi è stato valutato in una percentuale paragonabile a quella che si
riscontra nei tessuti freschi, confermando così il buono stato di conservazione delle proteine
(Michelin et al., 1972).
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Figura 6. Tessuto muscolare (400 X)
Figure 6. Muscular tissue (400 X)
Tecniche paleoserologiche e paleogenetiche
La ricostruzione della storia biologica di un'antica popolazione risulta più completa grazie al
contributo della paleoserologia, che si propone di determinare la struttura genetica di una
popolazione, utilizzando i gruppi sanguigni come marcatori genetici. Nell'ambito del programma
di studio delle mummie, è stato determinato il gruppo sanguigno ed in seguito ne è stata calcolata
la frequenza genica che, confrontata con quella di altre popolazioni della stessa area geografica, ha
permesso una valutazione delle distanze biologiche (Rabino et al. 1990) (Fig. 7).
La determinazione del gruppo sanguigno del sistema A B O nei resti antichi è resa possibile
dalla presenza delle sostanze gruppo specifiche A, B, H su tutte le cellule del corpo, pressoché
uniformemente, oltre che sulle membrane dei globuli rossi e nei fluidi organici dell'individuo. La
natura di queste sostanze antigeniche le rende inoltre resistenti alle sollecitazioni chimico-fisiche
dell'ambiente, permettendo la loro identificazione, anche a notevole distanza di tempo dalla morte
dell'individuo, nei resti scheletrici come nei tessuti mummificati, nei denti e nei capelli.
Al fine di ottenere ulteriori conoscenze sulle caratteristiche genetiche nei campioni della
collezione "G. Marro"si sono effettuate indagini sul DNA: sono stati analizzati denti e tessuti di
diversa natura istologica. I risultati ottenuti hanno dimostrato l'affidabilità della tecnica impiegata
e il buono stato di conservazione del DNA umano estratto; è stata infatti verificata l'integrità delle
sequenze nucleotidiche nella prospettiva di una possibile ricostruzione di sequenze geniche: a tale
scopo è stato amplificato il locus HLA DQ α situato sul cromosoma 6 e pertanto specifico
dell'uomo (Rabino et al., 1991; Rabino et al., 1992).
Figura 7. Distanze genetiche tra le popolazioni egiziane antiche e attuali
Figure 7. Genetic distances between ancient and actual Egyptian populations
Tale tecnica, anche alla luce del suo elevato costo, viene utilizzata per indagini mirate, per
esempio, nella verifica dello stato di conservazione del DNA o nella ricerca di patologie genetiche
quali le mutazioni dei geni β globinici, responsabili della talassemia, che si rivelano
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particolarmente interessanti data la provenienza mediterranea del campione da studiare (Rabino,
1977; Rabino, 1996).
Tecniche radiologiche
La ricerca futura prevede un approfondimento dello studio delle mummie mediante l'utilizzo
di analisi radioisotopiche e conseguente acquisizione di immagini allo scanner.
I sistemi impiegati per l'acquisizione delle immagini sono di due tipi: scanner classico ELSCINT e
scanner ad acquisizione spiralata SIEMENS.
Le informazioni così ottenute saranno successivamente trasferite su di un programma
informatico di trattamento dell'immagine tridimensionale che, a partire dalle sezioni scannerizzate,
ricostruisce in tre dimensioni l'immagine originale.
Il lavoro di studio verrà svolto interamente sull'immagine volumica del reperto anatomico da
analizzare, attraverso il mezzo informatico.
Tale tecnica è attualmente in corso di applicazione su alcune teste mummificate della
collezione "G. Marro". I risultati attualmente in nostro possesso, relativi a 3 teste esaminate, sono
particolarmente interessanti e hanno dimostrato la presenza, all'interno della scatola cranica, del
cervello mummificato e perfettamente conservato di cui si apprezzano ancora le circonvoluzioni
cerebrali. Sempre con l'utilizzo dello scanner si sono individuate le vie di accesso all'encefalo di
cui sono stati prelevati alcuni frammenti per lo studio istologico. In un caso è stata notata la
presenza di una voluminosa esostosi intra-cranica nella parte destra dell'osso occipitale: tale
formazione sarà oggetto di indagini più approfondite.
Analisi dei capelli
Nei casi in cui le mummie presentino capelli, è possibile effettuare, su questi, esami di tipo
morfologico e strutturale che possono fornire importanti informazioni sulle caratteristiche
biologiche delle antiche popolazioni, rappresentando un serbatoio di informazioni facilmente
accessibile, abbondante e non devastante per l'integrità del reperto mummificato.
Su questi reperti si possono condurre indagini serologiche e genetiche (determinazione del
gruppo sanguigno e tipizzazione del DNA) e ricerche finalizzate alla valutazione dell'aspetto
morfologico e strutturale a diversi livelli (analisi al tricocicloforo, al M.O., al S.E.M. e studio delle
componenti proteiche ed elementari mediante elettroforesi, mineralogramma e radiazione di
sincrotrone) (Meaglia et al., 1996).
Le indagini serologiche e genetiche sono indicative nell'individuazione delle origini di una
popolazione e sono inoltre utili per ricostruirne le dinamiche e gli incroci che la caratterizzano.
Le analisi morfologiche e strutturali, invece, forniscono importanti indicazioni sia per
individuare segni di patologie, sia per ricostruire le abitudini alimentari dell'individuo e, più
estesamente, della popolazione.
Lo studio delle condizioni generali del capello è, inoltre, particolarmente utile in
paleopatologia perchè da esso derivano informazioni su eventi patologici che, intra vitam, sono
stati indelebilmente "registrati" nei capelli sotto forma di anomalie di crescita, di accumuli di
sostanze tossiche o presenze quantitativamente alterate di costituenti elementari.
Analisi al M.O.
L'osservazione al M.O. permette di valutare le caratteristiche della sostanza midollare e
della corteccia di cui risultano evidenti le cellule fusiformi; sono inoltre evidenziabili le cellule
embricate della cuticola esterna
Con questa metodica si possono anche apprezzare le variazioni di calibro del fusto e le sue
anomalie.
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Nei reperti prelevati dalle mummie della collezione "G. Marro" è stato possibile notare che
le cellule dello strato cuticolare sono ancora ben conservate, così come la sostanza midollare la
quale presentava differenti gradi di conservazione (Fig. 8).
Figura 8. Capello con differenti gradi di conservazione della sostanza midollare (30 X)
Figure 8. Hair with differet conservation of medullar substance (30 X)
Si sono inoltre evidenziati ingrossamenti di calibro del fusto, caratteristici della tricoressi
nodosa (Fig. 9), patologia dovuta ad agenti ambientali di tipo fisico o chimico (eccessivo calore
del sole, trattamenti cosmetici); questa patologia esita nella frattura del capello nel punto
interessato dal fenomeno. In altri campioni si sono osservati restringimenti del calibro, analoghi a
quelli che, come la tricoressi nodosa, si riscontrano in capelli di soggetti viventi: le diminuzioni
del calibro sono dovute a stati di sofferenza acuti e/o cronici dell'organismo, che comportano una
minor efficienza del bulbo pilifero con conseguente rallentamento della sua attività.
Figura 9. Ingrossamento del calibro del capello riconducibile a tricoressi nodosa (30 X)
Figure 9. Increase of hair caliber due to a tricoressi nodosa pathology (30 X)
La microscopia ottica si rivela utile, inoltre, per lo studio della forma della sezione
trasversale del capello: nei preparati di capelli di mummie della collezione "G. Marro" le sezioni
sono apparse chiaramente ellittiche.
Analisi al S.E.M.
E' ormai indiscussa la validità dell'uso del S.E.M. come mezzo di indagine grazie alla
tridimensionalità dell'immagine fornita e all'ampia gamma di ingrandimenti possibili con cui si
può procedere all'osservazione dei campioni.
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Figura 10. Cellule della cuticola di un capello egiziano antico (1050 X 0,7)
Figure 10. Cuticular cells of ancient Egyptian hair (1050 X 0,7)
Questo strumento risulta particolarmente utile per studiare le cellule cuticolari (Fig. 10), le lesioni
superficiali e/o profonde, gli eventuali parassiti (anche sottocuticolari) e le caratteristiche delle
superfici trasversali di rottura (grado di porosità o fibrosità) (Fig.11).
Figura 11. Superfici trasversali di rottura di capelli egiziani antichi (580 X 0,7)
Figure 11. Breakage surface of ancient Egyptian hair after rehydratation (580 X 0,7)
Analisi al tricocicloforo
Con questo metodo si possono valutare la forma e le dimensioni medie dei capelli in sezione
e si possono quindi trarre informazioni sull'origine etnica dell'individuo o del gruppo umano
studiato.
Più precisamente il tricocicloforo permette di misurare i diversi diametri dei capelli, facendo
ruotare sul suo asse longitudinale ciascun capello teso sotto l'obbiettivo di un microscopio munito
di oculare micrometrico; per ciascuna sezione di un capello vengono valutati sei diametri
rappresentati poi su un apposito modulo stampato. L'unione dei vari punti così individuati sui
diametri dà luogo ad una poligonale detta tricometrogramma che visualizza immediatamente la
forma della sezione del capello, confermata dall'osservazione al M.O.
Per ciascun capello si calcola anche la misura dell'indice trasversale (rapporto percentuale
tra il diametro minimo e quello massimo). In base ai valori dell'indice trasversale e alla forma
della sezione i capelli possono essere ricondotti ad uno dei tre tipi fondamentali per
l'identificazione del tipo etnico: tipo lissotrico (capello liscio), tipo cimotrico (capello ondulato) e
tipo ulotrico (capello crespo).
Queste indagini effettuate sui reperti della collezione Marro hanno permesso di concludere
che i capelli in questione sono ascrivibili al tipo cimotrico (Rabino, 1969) (Fig. 12).
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Figura 12. Tricometrogrammi di mummie della collezione "G. Marro"
Figure 12. Trichometrogrammes of mummies from the "G. Marro" collection
Analisi delle caratteristiche fisiche
Viene effettuata mediante un dinamometro tessile sottoponendo i capelli a trazione e
applicando ad una estremità pesi sempre maggiori fino a determinare il carico di rottura. I capelli
contemporanei si rompono, in genere, con pesi superiori a 100 g. Per quel che riguarda i capelli di
mummie predinastiche e dinastiche non reidratati il carico di rottura è di 20-30 g, mentre gli stessi
capelli, dopo reidratazione, resistono a carichi di 80-90 g (Rabino et al., 1980).
Inoltre l'esame al S.E.M. delle superfici di rottura dei capelli di età cronologica diversa offre
un'indicazione di tipo fisico delle variazioni avvenute a livello delle struttura organiche nel tempo:
la superficie di rottura di capelli attuali mostra una struttura fibrosa, mentre quella di capelli via
via più antichi mostra una struttura porosa (Chiarelli et al., 1970).
Valutazione del contenuto elementare
La conoscenza degli elementi chimici presenti nei capelli fornisce informazioni importanti
sul tipo di alimentazione e sullo stato di salute dell'individuo a cui appartengono i capelli
esaminati.
Per la valutazione qualitativa e quantitativa dei componenti minerali, è utile ricorrere alla tecnica
del mineralogramma che rivela gli eccessi e le carenze dei minerali utili e nocivi all'organismo.
Per ottenere la valutazione dei suddetti componenti i capelli esaminati sono analizzati
mediante lo spettrofotometro ad assorbimento atomico.
Altra tecnica possibile, particolarmente utile per scoprire gli elementi in tracce, è l'utilizzo della
radiazione di sincrotrone. Mediante la tecnica del sincrotrone si può ottenere la carta di
distribuzione dei diversi elementi per ogni sezione analizzata, riconoscendo la lunghezza d'onda di
energia emessa dagli elementi dopo che sono stati colpiti dal fascio di radiazione del sincrotrone
(Rabino et al., 1995)
In particolare la nostra attenzione è rivolta alla valutazione di elementi quali Zn, Cu, Sr, Mg,
Mn, particolarmente utili per ottenere informazioni sul tipo di alimentazione e sullo stato
metabolico; infatti maggiori quantità di Cu e Zn fanno presupporre una dieta con proteine animali,
per contro quantità più elevate di Sr Mn e Mg depongono per una dieta prevalentemente
vegetariana.
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Conclusioni
Le linee di ricerca e i risultati sinteticamente presentati in questo lavoro contribuiscono a
una più approfondita conoscenza delle popolazioni umane nella loro realtà di gruppo, di individuo
e nel divenire dell'uomo.
Nel quadro dello studio della dinamica delle popolazioni umane, l'esatta comprensione dei
meccanismi microevolutivi è possibile, solo, se si tengono nella dovuta considerazione le
interazioni tra le trasformazioni ambientali e socioculturali con i fattori biologici delle antiche
popolazioni: infatti i gruppi umani viventi sono i diretti discendenti dei popoli antichi
Tra i diversi studi antropologici quelli di paleobiologia e di paleogenetica sono importanti
perchè possono fornire utili informazioni sulla struttura biologica delle antiche popolazioni e sulle
variazioni dei geni nel tempo e in relazione all'ambiente.
Soprattutto nel caso della antica popolaazione egizia le analisi paleogenetiche sono
particolarmente significative qualora siano indirizzate all'analisi dei geni patologici; poichè i
tessuti mummificati di cui disponiamo appartemgono a popolazioni dell'area mediterranea, sarà
estremamente interessante verificare se le mutazioni responsabili della talassemia, sono le stesse
che si trovano ancora oggi nelle popolazioni attuali.
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