כרומטוגרפיה וניתוח איזוטופים ספציפיים לתרכובות של שרידי שומנים בכלי חרס עתיקים מספרים הרבה על עתיקות מזון הרגלים ושיטות קולינריות. בשני העשורים האחרונים, טכניקה זו הופעלה בהצלחה כדי לפרום עתיקות מזון פרקטיקות של מספר אתרים ארכיאולוגיים בעולם. חוקרים יישמו טכניקה זו לאחרונה על כלי החרס שנאספו מאתרים ארכיאולוגיים מרובים של תרבות עמק האינדוס. הממצא המדעי המרכזי היה הדומיננטיות של שומנים שאינם מעלי גירה בכלי הבישול, מה שמרמז על בעלי חיים שאינם מעלים גירה (כגון סוסים, חזירים, עופות, עופות, ארנבת וכו') שבושלו בכלים במשך תקופה ארוכה. זה סותר את הדעה הרווחת ארוכת השנים (בהתבסס על עדויות מהחי) לפיה בעלי חיים מעלי גירה (כגון בקר, תאו, צבאים וכו') נאכלו כ מזון על ידי אנשי עמק האינדוס.
חפירות ארכיאולוגיות של אתרים חשובים במאה הקודמת סיפקו מידע רב על התרבות והמנהגים של אנשים עתיקים. עם זאת, הבנת נוהלי התזונה והקיום שרווחו בחברות פרהיסטוריות עתיקות יומין ללא תיעוד כתוב היה בעבר משימה עלייה מכיוון שלא נותר הרבה ממה שהיווה 'מזון' עקב השפלה טבעית כמעט מוחלטת של מזון וביומולקולות. בשני העשורים האחרונים, הטכניקות הכימיות הסטנדרטיות של כרומטוגרפיה וניתוח תרכובות ספציפיות של היחס בין איזוטופים יציבים של פחמן עשו פריצות במחקרים ארכיאולוגיים המאפשרים לחוקרים לאתר מקורות של שומנים. כתוצאה מכך, ניתן היה לחקור שיטות תזונה וקיום באמצעות ניתוחים מולקולריים ואיזוטופיים של שאריות מזון שנספגו על בסיס ערכי δ13C ו-Δ13C.
צמחים הם היצרנים העיקריים של מזון. רוב הצמחים משתמשים בפוטוסינתזה של C3 כדי לתקן פחמן, ומכאן נקראים צמחי C3. חיטה, שעורה, אורז, שיבולת שועל, שיפון, חומוס, קסאווה, פולי סויה וכו' הם הצמחים העיקריים של C3. הם מהווים את המצרך מזון של האנושות. צמחי C4 (כגון תירס, קני סוכר, דוחן וסורגום) לעומת זאת, משתמשים בפוטוסינתזה של C4 לקיבוע פחמן.
לפחמן שני איזוטופים יציבים, C-12 ו-C-13 (האיזוטופ השלישי C-14, אינו יציב ולכן רדיואקטיבי ומשמש לתיארוך אורגני ממצאים ארכיאולוגיים). מבין שני האיזוטופים היציבים, ה-C-12 המצית נקלט בפוטוסינתזה. פוטוסינתזה אינה אוניברסלית; זה מעדיף קיבוע של C-12. יתר על כן, צמחי C3 תופסים איזוטופ C-12 קל יותר מאשר צמחי C4. גם צמחי C3 וגם צמחי C4 מפלים לרעה איזוטופ C-13 כבד יותר, אך צמחי C4 אינם מפלים בכבדות כמו צמחי C3. להיפך, בפוטוסינתזה, גם צמחי C3 וגם צמחי C4 מעדיפים איזוטופ C-12 על פני C-13 אבל צמחי C3 מעדיפים את C-12 יותר מצמחי C4. זה מביא להבדלים ביחס בין איזוטופים יציבים של פחמן בצמחי C3 ו-C4 ובבעלי חיים הניזונים מצמחי C3 ו-C4. לבעל חיים שניזון מצמחי C3 יהיו יותר איזוטופים קלים יותר מאשר חיה שניזונה מצמחי C4, כלומר סביר יותר שמולקולת שומנים עם יחס איזוטופים קלים יותר מקורה בחיה שניזונה מצמחי C3. זהו הבסיס הרעיוני של ניתוח איזוטופים ספציפיים לתרכובת של שומנים (או כל מולקולה אחרת אחרת לצורך העניין) המסייע בזיהוי מקורות של שאריות שומנים בכלי החרס. בקיצור, לצמחי C3 ו-C4 יש יחסי איזוטופי פחמן שונים. הערך δ13C עבור צמחי C3 קל יותר בין -30 ל -23‰ ואילו עבור צמחי C4 ערך זה הוא בין -14 ל -12‰.
לאחר חילוץ של שאריות שומנים מדגימות של כלי חרס, שלב המפתח הראשון הוא הפרדת מרכיבי שומנים שונים באמצעות טכניקת גז כרומטוגרפיה-ספקטרומטריית מסה (GC-MS). זה נותן כרומטוגרמה שומנים של הדגימה. ליפידים מתכלים עם הזמן ולכן מה שאנו מוצאים בדרך כלל בדגימות עתיקות הוא חומצות שומן (FA), במיוחד חומצה פלמיטית (C16) וחומצה סטארית (C18). לפיכך, טכניקת ניתוח כימית זו מסייעת בזיהוי חומצות השומן בדגימה אך אינה נותנת מידע על מקור חומצות השומן. יש לברר עוד יותר האם חומצת שומן ספציפית שזוהתה בכלי הבישול העתיק מקורה בבשר חלב או מן החי או בצמח. שאריות חומצות השומן בכלי החרס תלויות במה שבושל בכלי בימי קדם.
לצמחי C3 ו-C4 יש יחסים שונים של איזוטופים יציבים של פחמן עקב קליטה מועדפת של איזוטופ C12 קל יותר במהלך הפוטוסינתזה. באופן דומה, לבעלי חיים שניזונים מצמחי C3 ו-C4 יש יחסים שונים, למשל, בקר מבוית (בעלי חיים מעלי גירה כגון פרה ובופלו) שניזון ממזון C4 (כגון דוחן) יהיה בעל יחס איזוטופים שונה מזה של בעלי חיים מבויתים קטנים יותר כמו עיזים, כבשים. וחזירים שבדרך כלל רועים ומשגשגים על צמחי C3. יתרה מכך, למוצרי חלב ולבשר שמקורם בבקר מעלה גירה יש יחסי איזוטופים שונים בשל הבדלים בסינתזה של שומנים בבלוטת החלב וברקמת השומן שלהם. בירור מקורה של חומצת שומן ספציפית שזוהתה קודם לכן נעשה באמצעות ניתוח של יחסי איזוטופים יציבים של פחמן. הטכניקה של ספקטרומטריית מסה (GC-C-IRMS) משמשת לניתוח יחסי איזוטופים של חומצות השומן שזוהו.
החשיבות של ניתוח יחס של איזוטופי פחמן יציבים בשאריות שומנים במחקרים ארכיאולוגיים של אתרים פרהיסטוריים הוכחה בשנת 1999 כאשר המחקר של אתרים ארכיאולוגיים בוולשי Borderlands, בריטניה, יכול לעשות הבחנה ברורה בין שומנים שאינם מעלי גירה (למשל, חזירים) מקורות מעלי גירה (למשל, כבשים או בקר).1. גישה זו יכולה לספק הוכחה חותכת לחליבה הראשונה באפריקה הסהרה הירוקה באלף החמישי לפני הספירה. צפון אפריקה הייתה אז ירוקה מצמחייה ואנשים אפריקאים פרהיסטוריים בסהרה אימצו שיטות חלב. זה הוסכם על בסיס ערכי δ13C ו-Δ13C של החומצות האלקנואיות העיקריות של שומן חלב שזוהו בקדרות2. ניתוחים דומים סיפקו ההוכחה הישירה המוקדמת ביותר לעיבוד וצריכה של מוצרי חלב על ידי חברות נאוליתית פסטורלית במזרח אפריקה3 ובתקופת הברזל המוקדמת, צפון סין4.
בדרום אסיה, עדויות לביות מתוארכות ל-7th המילניום לפני הספירה. עד 4th אלפיים לפני הספירה, בעלי חיים מבויתים כמו בקר, תאו, עיזים, כבשים וכו' נכחו באתרים שונים של עמק האינדוס. היו הצעות לניצול של בעלי חיים אלה במזון למוצרי חלב ובשר, אך לא היו הוכחות מדעיות חותכות שתומכות בדעה. ניתוח איזוטופים יציבים של שאריות שומנים המופקות מגזרים קרמיים שנאספו מהם עמק אינדוס ההתנחלויות מספקות את העדות הישירה המוקדמת ביותר לעיבוד מוצרי חלב בדרום אסיה5. במחקר אחר, משוכלל יותר, שיטתי של שאריות שומנים משברי עציצים שנאספו מאתרים רבים של עמק האינדוס, ניסו החוקרים לקבוע סוג של מוצרי מזון המשמשים בכלי הדם. ניתוח איזוטופים אישר שימוש בשומנים מן החי בכלי הדם. הממצא המדעי העיקרי היה דומיננטיות של שומנים שאינם מעלי גירה בכלי הבישול6 מרמז על בעלי חיים שאינם מעלים גירה (כגון סוס, חזירים, עופות, עופות, ארנבת וכו') בושלו בכלים במשך תקופה ארוכה ונצרכו כמזון. זה סותר דעה ארוכת שנים (בהתבסס על עדויות חיות) לפיה בעלי חיים מעלי גירה (כגון בקר בקר, תאו, צבאים, עיזים וכו') נצרכו כמזון על ידי אנשי עמק האינדוס.
חוסר זמינות של שומני ייחוס מודרניים מקומיים ואפשרות של ערבוב של צמחים ומוצרים מהחי הם מגבלות של מחקר זה. כדי להתגבר על השפעות אפשריות הנובעות מערבוב של מוצרים מהצומח והחי, ולצורך ראייה הוליסטית, שולבו ניתוח גרגירי עמילן בניתוח שאריות שומנים. זה תמך בבישול של צמחים, דגנים, קטניות וכו' בכלי. זה עוזר להתגבר על חלק מהמגבלות7.
***
הפניות:
- דוד SN ואח' 1999. עדויות לדפוסים משתנים של ניצול מוצרים מן החי במסורות שונות של חרס פרהיסטוריות על בסיס ליפידים שנשמרו בשאריות פני השטח והנספגות. כתב עת למדע ארכיאולוגי. כרך 26, גיליון 12, דצמבר 1999, עמודים 1473-1482. DOI: https://doi.org/10.1006/jasc.1998.0434
- Dunne, J., Evershed, R., Salque, M. et al. חלבה ראשונה באפריקה הסהרה הירוקה באלף החמישי לפני הספירה. טבע 486, 390–394 (2012). DOI: https://doi.org/10.1038/nature11186
- Grillo KM et al 2020. עדויות מולקולריות ואיזוטופיות לחלב, בשר וצמחים במערכות מזון רועים פרהיסטוריות של מזרח אפריקה. PNAS. 117 (18) 9793-9799. פורסם ב-13 באפריל 2020. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.1920309117
- האן ב., ואח' 2021. ניתוח שאריות ליפידים של כלי קרמיקה מאתר Liujiawa של RuiState (תקופת הברזל הקדומה, צפון סין). Journal Of Quaternary Science (2022)37(1) 114–122. DOI: https://doi.org/10.1002/jqs.3377
- Chakraborty, KS, Slater, GF, Miller, H.ML. et al. ניתוח איזוטופים ספציפיים לתרכובת של שאריות שומנים מספקת את העדות הישירה המוקדמת ביותר לעיבוד מוצרי חלב בדרום אסיה. Sci Rep 10, 16095 (2020). https://doi.org/10.1038/s41598-020-72963-y
- Suryanarayan A., ואח' 2021. שאריות ליפידים בכלי חרס מתרבות האינדוס בצפון מערב הודו. כתב עת למדע ארכיאולוגי. כרך 125, 2021,105291. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jas.2020.105291
- גרסיה-גרנרו חואן חוסה, ואח' 2022. שילוב ניתוחי גרגירי שומנים ועמילן מכלי חרס כדי לחקור נתיבי מזון פרהיסטוריים בצפון גוג'ראט, הודו. Frontiers in Ecology and Evolution, 16 במרץ 2022. Sec. פליאונטולוגיה . DOI: https://doi.org/10.3389/fevo.2022.840199
בִּיבּלִיוֹגְרָפִיָה
- אירטו א., ואח' 2022. ליפידים בכלי חרס ארכיאולוגיים: סקירה על טכניקות הדגימה והחילוץ שלהם. מולקולות 2022, 27(11), 3451; DOI: https://doi.org/10.3390/molecules27113451
- Suryanarayan, A. 2020. מה מתבשל בציוויליזציית האינדוס? חקירת מזון אינדוס באמצעות ניתוח שאריות שומנים קרמיים (עבודת דוקטורט). אוניברסיטת קמברידג. DOI: https://doi.org/10.17863/CAM.50249
- Suryanarayan, A. 2021. הרצאה – שאריות ליפידים בכלי חרס מתרבות האינדוס. זמין ב https://www.youtube.com/watch?v=otgXY5_1zVo
***
