Частка особливих ізотопів цинку в емалі зубів дає інформацію про раціон ссавців у доісторичні часи

Палео-дієтичним дослідженням викопних даних заважає відсутність надійних і однозначних індикаторів, що унеможливлює точний час змін у раціоні харчування або часто навіть про види, про які йдеться. Вчені з Інституту еволюційної антропології Макса Планка в Лейпцигу, Інституту хімії Макса Планка в Майнці та Університету Йоганнеса Гутенберга в Майнці випробували новий метод - ізотопний аналіз ізотопів цинку з викопної емалі зубів ссавців. Вони виявили, що цей метод добре підходить для розширення нашого розуміння раціону копалин людей та інших плейстоценових ссавців. Цей метод особливо корисний при спробі розрізнити, чи доісторичні ссавці мали в меню переважно рослинні та тваринні продукти.

хребетних

Інформація про те, що їли наші предки, базується головним чином на аналізі ізотопів вуглецю та азоту колагену із структурного білка в кістках та дентині. Зокрема, аналіз ізотопу азоту допомагає вченим визначити, чи вживались продукти тваринного чи рослинного походження. Оскільки колаген, як і білки загалом, нелегко зберігати, цей метод не може бути використаний для дослідження скам'янілостей хребетних віком понад 100 000 років. Цей період часу часто скорочується до кількох тисяч років у посушливих або вологих тропічних регіонах, таких як Африка та Азія, які вважаються ключовими регіонами для еволюції людини і тому представляють особливий інтерес для науки. Нові методи, такі як аналіз ізотопу цинку, зараз починають відкривати нові перспективи досліджень.

Ізотопи цинку служать показниками типу споживаної їжі

Дослідники проаналізували співвідношення двох різних ізотопів цинку в зубній емалі викопних ссавців, які нещодавно були виявлені в печері в Лаосі. Ці скам'янілості відносяться до пізнього плейстоцену, точніше між 13 500 і 38 400 років тому. 2015 р. В печері Там Хей Маркло на північному сході Лаосу вчені виявили скам’янілості різних ссавців, включаючи водяного буйвола, носорогів, кабанів, оленів, ведмедів, орангутагів і леопардів. "Печера знаходиться в тропічному регіоні, де органічні матеріали, такі як колаген, як правило, погано зберігаються. Це робить її ідеальним місцем для перевірки того, чи можна визначити різницю між рослиноїдними та хижими тваринами за допомогою ізотопів цинку", - говорить керівник дослідження. Томас Тюткен, професор Інституту геологічних наук JGU.

Перше дослідження з ізотопами цинку в скам'янілостях показує збереження харчових сигнатур

Цинк потрапляє з їжею і зберігається як важливий мікроелемент у біоапатиті, мінеральній фазі зубної емалі. Отже, цинк, швидше за все, утримується довше, ніж азот, зв’язаний з колагеном. Відповідне співвідношення випливає із співвідношення цинку 66 до цинку 64: "На основі цього співвідношення ми можемо визначити, які тварини є травоїдними, хижими чи всеїдними. Це означає, що серед скам'янілостей, які ми аналізуємо, ми можемо чітко визначити та розрізнити м'ясоїдні та рослиноїдні ... тоді як всеїдні, як очікується, будуть посередині ", - говорить Ніколас Бургон, перший автор дослідження в Інституті еволюційної антропології Макса Планка і докторант дослідницької групи Тюткена. Пісне м’ясо містить більше цинку 64, ніж рослинна їжа. У м’ясоїдних тварин, таких як тигр, співвідношення цинку-66 до цинку-64 буде нижчим, ніж у травоїдних тварин, таких як буйволиці.

Щоб виключити зміни із зовнішніх джерел у зразках, команда Клауса Пітера Йохума з хімічного інституту Макса Планка дослідила скам'янілості. При порівнянні концентрації та розподілу цинку та інших емалевих мікроелементів викопних зубів змін не виявлено із сучасними тваринами за допомогою лазерної абляції ICP мас-спектрометрією.

Часовий горизонт поширюватиметься на скам'янілості старше 100 000 років

Метод ізотопу цинку зараз вперше успішно застосований до копалин. "Співвідношення ізотопів цинку в викопній емалі з печери Там Хей Маркло свідчить про чудовий довгостроковий потенціал збереження емалі навіть у тропічних умовах", - резюмують автори . Ізотопи цинку можуть слугувати новим інструментом для вивчення раціону копалин людей та інших ссавців. Це відкриє двері для вивчення доісторичних та геологічних періодів більше 100 000 років тому. Надалі наступні цілі полягають у застосуванні цього методу для реконструкції поведінки раціону людини. Дослідники також хочуть з'ясувати, наскільки далеко вони могли зайти в минуле, застосовуючи свій новий метод до скам’янілостей вимерлих ссавців та динозаврів віком мільйони років.