Raportul izotopilor speciali ai zincului în smalțul dentar oferă informații despre dieta mamiferelor din timpurile preistorice

Studiile paleodietare ale înregistrărilor fosile sunt împiedicate de lipsa unor urmăritori fiabili și fără echivoc, ceea ce face în prezent imposibilă determinarea momentului exact al modificărilor dietetice sau, adesea, chiar și a speciilor implicate. Oamenii de știință de la Institutul Max Planck de antropologie evolutivă din Leipzig, de la Institutul de chimie Max Planck din Mainz și de la Universitatea Johannes Gutenberg din Mainz au testat acum o nouă metodă, analiza izotopică a izotopilor de zinc din smalțul dentar al mamiferelor fosile. Ei au descoperit că această metodă este potrivită pentru a ne extinde cunoștințele despre dietele oamenilor fosili și ale altor mamifere din Pleistocen. Metoda se dovedește deosebit de utilă atunci când vine vorba de diferențierea dacă mamiferele preistorice au avut în principal alimente de origine animală sau vegetală în meniu.

fosile

Informațiile despre ceea ce au mâncat strămoșii noștri se bazează în principal pe analize de izotopi de carbon și azot asupra colagenului proteic structural din oase și dentină. Analiza izotopilor azotului, în special, îi ajută pe oamenii de știință să stabilească dacă au fost consumate alimente pentru animale sau plante. Deoarece colagenul, la fel ca proteinele în general, nu este ușor conservabil, această metodă nu poate fi utilizată pentru a examina fosile de vertebrate mai vechi de aproximativ 100.000 de ani. Acest interval de timp este chiar deseori redus la doar câteva mii de ani în regiunile tropicale aride sau umede precum Africa și Asia, care sunt considerate regiuni cheie pentru evoluția umană și, prin urmare, prezintă un interes deosebit pentru știință. Noile metode - cum ar fi analiza izotopilor de zinc - încep acum să deschidă noi perspective de cercetare.

Izotopii de zinc servesc drept indicatori pentru tipul de hrană consumat

Cercetătorii au analizat raportul a doi izotopi de zinc diferiți în smalțul dentar al mamiferelor fosile care au fost descoperite abia recent într-o peșteră din Laos. Aceste fosile datează de la sfârșitul Pleistocenului, mai exact de acum aproximativ 13.500 până la 38.400 de ani. În 2015, în peștera Tam Hay Marklot din nord-estul Laosului, oamenii de știință au găsit fosile ale diferitelor mamifere, inclusiv bivoli de apă, rinoceri, mistreți, căprioare, urși, orangutani și leoparzi. "Peștera este situată într-o regiune tropicală în care materialele organice precum colagenul sunt în general slab conservate. Acest lucru îl face o locație ideală pentru a testa dacă putem determina diferențele dintre erbivore și carnivore folosind izotopi de zinc", spune liderul studiului Thomas Tütken, profesor la Institutul de Geoștiințe al JGU.

Primul studiu cu izotopi de zinc pe fosile arată conservarea semnăturilor alimentare

Zincul este ingerat cu alimente și depozitat ca un oligoelement esențial în bioapatită, faza minerală a smalțului dinților. Astfel, zincul are șanse mai mari de a fi reținut pe perioade mai lungi de timp decât azotul legat de colagen. Raportul relevant este derivat din raportul de zinc 66 la zinc 64: "Pe baza acestui raport putem spune care animale sunt erbivore, carnivore sau omnivore. Aceasta înseamnă că printre fosilele pe care le analizăm, putem identifica și distinge clar între carnivore și erbivore, în timp ce se așteaptă ca omnivorele să fie între ele ”, spune Nicolas Bourgon, primul autor al studiului de la Institutul Max Planck pentru Antropologie Evolutivă și doctorand în grupul de cercetare din Tütken. Carnea slabă conține mai mult zinc-64 decât alimentele vegetale. Carnivorele, ca și tigrul, vor avea un raport mai mic de zinc-66 la zinc-64, în comparație cu erbivorele, cum ar fi bivolul de apă.

Pentru a exclude modificarea din surse externe pe probe, fosilele au fost examinate și de echipa lui Klaus Peter Jochum de la Institutul de chimie Max Planck. Nu s-au găsit modificări la compararea concentrației și distribuției zincului și a altor oligoelemente ale smalțului dinților fosili cu cele ale animalelor moderne care utilizează spectrometrie de masă ICP de ablație cu laser.

Orizontul de timp va fi extins la fosile vechi de peste 100.000 de ani

Metoda izotopului zincului a fost acum - pentru prima dată - aplicată cu succes fosilelor. „Rapoartele izotopilor de zinc din smalțul fosil din peștera Tam Hay Marklot sugerează un potențial excelent de conservare pe termen lung în smalț, chiar și în condiții tropicale”, sintetizează autorii. Izotopii de zinc ar putea servi astfel ca un nou instrument pentru studierea dietei oamenilor fosili și a altor mamifere. Acest lucru ar deschide o ușă spre studiul perioadelor preistorice și geologice cu mult peste 100.000 de ani în urmă. În viitor, următoarele obiective sunt aplicarea acestei metode pentru reconstituirea comportamentelor dietetice umane. Cercetătorii doresc, de asemenea, să afle cât de mult pot merge înapoi în timp, aplicând noua lor metodă fosilelor de mamifere și dinozauri dispăruți care au milioane de ani.