Wznoszące się wysoko nad otaczającym krajobrazem Cahokia Mounds w Illinois stanowią największą osadę przedkolumbijską zbudowaną na północ od Rio Grande. Archeolodzy długo debatowali nad dokładną liczbą osób, które nazwały Cahokia swoim domem, ale szacunki sugerują, że wśród setek domów i olbrzymich placów (w tym jednego wielkości 45 boisk piłkarskich), które zwieńczyły miasto około 1000, mieszkało nawet 20 000 osób AD Następnie, z przyczyn nie do końca poznanych, cywilizacja, która zbudowała tak masywne ziemne struktury, zniknęła. Do 1350 r. Region był w większości opuszczony.
Miasto, które zniknęło około 700 lat temu, przedstawia fascynujące pytanie dla archeologów: Co stało się z ludnością Missisipi, która zbudowała Cahokię? Kluczem do rozwiązania tej zagadki jest mniej oczywiste, ale równie ważne pytanie o to, jak zmieniła się z czasem populacja wielkiego miasta kopca.
„Zapoznanie się z historią populacji w archeologii zawsze było nieco trudne i pośrednie”, mówi AJ White, absolwent antropologii na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley. Badacze mogą zbadać architekturę domową i oszacować liczbę osób mieszkających w domach lub spojrzeć na gęstość artefaktów, takich jak fragmenty ceramiki, a nawet policzyć pochówki na cmentarzach (jeśli takie istnieją). Ale te metody to pomiary proxy, które opierają się na szacunkach. To, czego naukowcy naprawdę potrzebują, to związek pozostawiony przez ludzi żyjących w krajobrazie, coś, co może odzwierciedlać liczebność populacji podczas jej wzrostu i upadku.
Coś w rodzaju specjalnej cząsteczki znalezionej w ludzkiej kupie.
Kopiec Mnichów, największa ziemna budowla w Cahokii. (Stanowe miejsce historyczne Cahokia Mounts) Właśnie taki biomarker jest przedmiotem ostatniego artykułu autorstwa White'a i współpracowników i opublikowanego w Journal of Archaeological Science . Naukowcy przyjrzeli się skuteczności pomiaru koprostanolu - cząsteczki częściowo trawionego cholesterolu wytwarzanego w jelitach człowieka - jako sposobu pomiaru zmieniającej się populacji Cahokia. Ku ich radości ilość koprostanolu wydobytego z rdzeni osadów pobranych z pobliskiego Jeziora Podkowy ściśle monitorowano zgodnie z trendami populacji wskazanymi w zapisie archeologicznym.
„Wyniki Cahokii są naprawdę obiecujące”, mówi Elizabeth Arkush, archeolog z University of Pittsburgh. To dobry znak dla własnych badań Arkusha; jest jednym z głównych badaczy w trwającym projekcie wykorzystania tych samych markerów kału do badania zmian populacji w Peru.
Cahokia była idealnym miejscem do rozpoczęcia, częściowo dlatego, że została tak gruntownie zbadana. Archeolodzy mają już pojęcie o tym, jak populacja zmieniała się w czasie dzięki pozostałościom architektury i artefaktów, nawet jeśli nie są w stanie wskazać dokładnej liczby mieszkających tam ludzi. Ponadto mieszkańcy Cahokii nie mieli udomowionych świń ani owiec, które produkują również koprostanol i mogłyby zniekształcać pomiary naukowców dotyczące populacji ludzkiej.
Grupa White'a pobrała próbki z rdzeni osadów jeziornych i wyizolowała koprostanol, a także związek, w którym ulega rozkładowi, zwana epi-koprostanolem. „U ludzi koprostanol jest dość znaczącym składnikiem kału” - mówi White. „Dochodzi do miejsca po przecinku procentowego całkowitego składu kału.”
Biorąc pod uwagę, że ludzka kupa to około 75 procent wody, nawet ułamek procentu czyni koprostanol dość znaczącym składnikiem. (Jest to również jeden ze związków, który nadaje kałowi ostry zapach.) Następnie zespół porównał dwa produkty uboczne cholesterolu z trzecią cząsteczką, która również występuje w ludzkich odpadach, ale rozkłada się w różnym tempie. Połączenie tych pomiarów odzwierciedlało zmiany w populacji Cahokii na przestrzeni kilku stuleci, a badanie wielu cząsteczek pomogło zmniejszyć niepewność wynikającą z degradujących związków.
Badanie służy jako dowód koncepcji, aby przetestować metodę kałową w umiarkowanym regionie, takim jak Cahokia. Pomiar koprotanolu jest dość nową techniką szacowania liczebności populacji, a pierwsze próby wykorzystania biomarkerów kału człowieka do badania starożytnych osad przeprowadzono w miejscach takich jak Norwegia, gdzie niskie temperatury pomagają zachować związki. White i jego koledzy z przyjemnością stwierdzili, że molekuły z Cahokii, gdzie temperatury znacznie się podwyższają, były wystarczająco dobrze zachowane, aby oszacować liczbę osób mieszkających w mieście setki lat temu.
„Nie uważam tego za coś, co zastąpi wcześniejsze metody szacowania populacji, ale raczej może uzupełnić naszą wiedzę w nowy sposób, w którym tradycyjne metody nie mogą” - mówi White.
Ta technika wciąż ma wiele supełków do wypracowania. Po pierwsze, koprostanol nie rozkłada się w stałym tempie, o ile naukowcy mogą to stwierdzić. Po drugie, ilość koprostanolu wytwarzanego przez człowieka zależy od jego diety - chociaż White twierdzi, że wpływ diety danej osoby nie jest całkowicie jasny.
„Gdyby ktoś chciał po prostu jeść mięso przez miesiąc, a następnie zrobić trochę grubych rzeczy laboratoryjnych, a następnie jeść tofu przez miesiąc i robić więcej grubych rzeczy laboratoryjnych, byłoby to bardzo produktywne”, mówi. „Ale nie wiem, czy kierownik laboratorium byłby bardzo szczęśliwy, gdybym to zaproponował”.
Schemat przedstawiający tworzenie, odkładanie i degradację ludzkich stanoli kałowych. (AJ White i in.) Elementy środowiska i kultury ludzkiej mogą również zmieniać ilość kału w zbiornikach wodnych, gdzie cząsteczki są przechowywane w osadach. Jeśli społeczność znajdowała się w pobliżu jeziora i była otoczona wzgórzami, może to oznaczać większy odpływ do wody i wyższy poziom biomarkerów kałowych. Z drugiej strony, jeśli społeczność użyje nawozu ludzkiego jako nawozu, prawdopodobne jest, że w rekordzie jeziora pojawi się mniej cząsteczek koprostanolu.
Te rozważania są szczególnie ważne dla Arkush i jej zespołu, który pracował nad osiągnięciem podobnych wyników w Andach wokół basenu jeziora Titicaca, gdzie obecność ludzi sięga około 5000 pne Historia populacji tego regionu jest znacznie bardziej skomplikowana niż Cahokia, odpowiadająca licznym cywilizacjom i miastom. Miasto Tiwanaku było główną potęgą regionu w 400 r., A następnie przybyło Inków około 1450 r., A następnie hiszpańskich konkwistadorów około 1500 r.
Projekt w Peru rozpoczął się w 2015 r. I nadal znajduje się w fazie analizy laboratoryjnej, ale zespół z powodzeniem zidentyfikował koprostanol w rdzeniach jezior. Praca przedstawia sposób na uzupełnienie wcześniejszych pomiarów opartych na archeologii, takich jak długie i żmudne przedsięwzięcie znane jako badanie pełnego zasięgu. W tych ankietach grupy ludzi idą w linii prostej z oczami przyklejonymi do ziemi w poszukiwaniu artefaktów, a następnie rejestrują lokalizację i gęstość tych artefaktów, aby zbudować mapę starożytnych osad.
„Jeśli lubisz spacery i piesze wędrówki, to świetny sposób na spędzenie dnia”, mówi Arkush, ale pomiar populacji koczowniczej zamieszkującej ten region może być bardzo trudny. „Jeśli okaże się, że stanole śledzą populację w miarę upływu czasu, otwiera to wiele wspaniałych możliwości zrozumienia poziomu populacji ludzkiej w obszarach, w których trudno to robić archeologicznie” - miejsca takie jak obozowiska łowców-zbieraczy.
Biomarkery w kale mogą również pomóc archeologom zrozumieć, jak intensywnie te grupy wykorzystywały zwierzęta udomowione, takie jak lamy, ponieważ można również zidentyfikować unikalne biomarkery w odchodach zwierząt. Ale wyciąganie drobnych cząsteczek z tego starożytnego kupy to długi proces.
„Przejście jednej próbki od świeżego osadu do możliwości jej analizy zajęłoby ci tydzień”, mówi Josef Werne, biogeochemik pracujący również nad projektem w Peru. Zespół ma około 30 próbek z każdego z trzech jezior w regionie (Umayo, Arapa i Orurillo), co przekłada się na wiele godzin przepuszczania osadów przez różne maszyny i analizowania wyników.
Nawet po tych wszystkich pracach wiele zmiennych może skomplikować obraz podczas badania biomarkerów kału. Miejmy nadzieję, że ostateczne wyniki w Peru zapewnią nowe narzędzie do badania przepływu ludzi w całym regionie, a nie bezwzględne zatrudnienie w konkretnej osadzie. Ale w miarę wzrostu katalogu pozostałości kałowych, być może produkty uboczne ludzkich odpadów powiedzą nam tyle samo o historycznych populacjach, co zakopane domy i garnki.
„Jestem ostrożny i optymistyczny” - mówi o swojej pracy Werne. Jest jeszcze wiele do zrobienia, zanim zespół Peru będzie gotowy opublikować jakiekolwiek wyniki, ale jeśli wyniki będą równie obiecujące jak badania Cahokia, w przyszłości archeologii może być wiele starożytnych kupek.
