2 Isotopanalyse
Forskere som Michael DeNiro, Margaret Schoeninger, Stanley Ambrose og andre introducerede først lysstabil isotopanalyse i antropologien i slutningen af 1970’erne og begyndelsen af 1980’erne som en måde at rekonstruere kosten i arkæologiske menneskelige levn fra arkæologiske levn. Kontrollerede fodringsstudier af rotter (Ambrose og Norr, 1993; Jim et al., 2004), husdyr (Tieszen et al., 1983; Warinner og Tuross, 2009) og frivillige mennesker (Fuller et al., 2004) dannede et fundament, på hvilket bioarkæologer var i stand til direkte at estimere isotopsignaturen af de vigtigste klasser af fødevareressourcer, der udgjorde individuelle kostvaner. I stedet for at erstatte indirekte beviser for kost, såsom pollen og makrobotaniske rester, faunasamlinger og keramisk kogegrej, har karakterisering af stabile kulstof- (δ13C) og kvælstof- (δ15N) isotoper i hårde vævssubstrater gjort det muligt for bioarkæologer at placere gamle folkeslag i lokale fødevarebaner mere direkte (Schoeninger, 2014; Schwarcz og Schoeninger, 2012). Det har også gjort det muligt for forskere at karakterisere regionale og langdistanceudvekslingsnetværk bedre og dokumentere spredningen af subsistensændringer over tid og rum (Hastorf, 1990; Lightfoot et al., 2012; Tykot og Staller, 2002).
Denne sidstnævnte anvendelse blev styrket af indførelsen i antropologien af stabil oxygen (δ18O) isotopanalyse i samme periode. Indarbejdelsen af analyse af tunge isotoper, nemlig af radiogen strontium (87Sr/86Sr) og bly (206Pb/204Pb, 207Pb/204Pb, 208Pb/204Pb) et par år senere, gav også fremskridt i disse undersøgelser (Gale og Stos-Gale, 1989; Price et al., 1994). Disse yderligere isotopiske parametre gjorde det muligt for forskerne at vurdere de geologiske regioner og klimaer, hvor individer levede på forskellige tidspunkter i deres levetid (Sealy et al., 1995). Dermed kan bioarkæologer bedre fortolke kostvariation inden for individer og skeletrækker (Richards et al., 2003), rekonstruere flokbevægelser af domesticeret husdyr (Oelze et al., 2011; Szpak et al., 2016) og bedre forstå bevægelser af mennesker og varer i gamle udvekslingssystemer (Toyne et al., 2014; White et al., 2004; Wright, 2012). Denne forskning er ikke nået frem uden betydelig kritik og debat, men disse udfordringer har tilskyndet forskere til at tage fat på mere specifikke spørgsmål om miljøforhold, konservering og kompleksiteten af isotopvejledning under vævsdannelse (Lee-Thorp, 2008; Sillen et al., 1989; Szostek, 2009).
Flere undersøgelser har nærmet sig virkningerne af systematisk patologi på isotopværdier i skeletvæv, med konsekvenser for palæopatologi. Et glimrende eksempel på dette perspektiv er Reitsema (2013) kritiske gennemgang af isotopforskning inden for humanbiologi, biomedicin, primatologi og beslægtede områder, hvor vævets δ13C- og δ15N-værdier anvendes til at udlede ændrede metaboliske processer i forbindelse med sygdom og underernæring. Et nyligt specialnummer af Bioarchaeology International fremmer denne diskussion om “a new ‘health’ frontier in isotopic research” (Reitsema og Holder, 2018: 63), ligesom den nylige internationale workshop “Paleodiet meets Paleopathology”, der har til formål at “officielt introducere” de to discipliner (López-Costas et al., 2015).
Experimentel forskning har også bidraget væsentligt til at kombinere isotop- og palæopatologi. For eksempel viser en kontrolleret fodringsundersøgelse hos rotter (Robertson et al., 2014), at en kombineret udtynding i knoglekarbonatapatit δ13C og berigelse i knoglekollagen δ15N kan afspejle katabolisme af kropsfedt og magert væv forårsaget af alvorlig eller langvarig makronæringsstofunderernæring.
Disse resultater er et ekko af lignende undersøgelser af δ15N hos fugle (Hobson et al., 1993) og en række andre dyr. De stemmer også overens med arbejde udført af Fuller og kolleger (2005), der påviser øgede δ15N-værdier hos gravide kvinder, der oplever ernæringsmæssig stress i forbindelse med hyperemesis gravidarum (alvorlig graviditetssygdom), og arbejde udført af Katzenberg og Lovell (1999) på moderne individer, der vides at være døde af svindelsygdomme. En fascinerende fremtidig bestræbelse identificeret af Britton (2017) er anvendelsen af isotopanalyse til mere præcist at undersøge udviklingen af og variationen i det menneskelige mikrobiom gennem dets unikke potentiale til at rekonstruere menneskets kulturelle økologi i oldtiden.
Et forskningsområde, hvor isotopforhold længe er blevet brugt til at udlede mønstre af fysiologisk stress, vedrører amning, tilskud og fravænning hos spædbørn og småbørn. Rester af spædbørn og unge subadulte viser δ15N- og δ18O-værdier, der er beriget med 1-3‰ i forhold til væv fra ældre subadulte og voksne (Bocherens og Drucker, 2003; Jenkins et al., 2001). Dette afspejler de subadultes forbrug af modermælk; spædbørn, der udelukkende ammer, er i det væsentlige apex carnivorer, der inkorporerer isotopforhold fra deres modervæv og kropsvand. I en alder af ca. seks måneder efter fødslen har spædbørn brug for yderligere fødekilder og suppleres med anden føde og væske, selv om de kan fortsætte med at forbruge modermælk i måneder eller år. Indførelsen af supplerende fødevarer og det eventuelle ophør af amning resulterer ofte i ændringer i vævets δ13C og fald i vævets δ15N, efterhånden som kosten bliver mere lig den, som ældre børn (Turner et al., 2017) og/eller voksne (Balasse et al., 2001; Katzenberg, 1993; Katzenberg et al., 1996). Tilsvarende kan ændringer i vandforbruget i forbindelse med supplering med andre væsker end modermælk og eventuelt ophør af modermælksforbruget resultere i fald i vævets δ18O (Wright og Schwarcz, 1998, 1999). Det er vigtigt, at den kendsgerning, at tandemalje og primær dentin er metabolisk inaktive efter kronedannelse, betyder, at fravænningstendenser kan studeres hos individer uanset deres alder ved døden.
Spædbørns og fravænningsdiæter er bredt anerkendt som kritisk vigtige variabler i kort- og langsigtede sundhedsresultater (Oddy, 2002), mens tidspunktet for supplering og ophør af amning og sammensætningen af fravænningsfødevarer også er relevante variabler på tværs af menneskelige kulturer (McDade og Worthman, 1998). Tidlige overgange i livet kan medføre betydelig biologisk stress for spædbørn, når deres kost udvikler sig. Deres immunforsvar under udvikling skal klare en tilstrømning af mikrober i nye fødevarer og væsker, og de nyder ikke længere godt af passiv immunitet, når de bliver vænnet fra modermælken. Isotopundersøgelser af arkæologiske populationer har vist forskydninger i δ13C og δ 15N, som har gjort det muligt for forskere at vurdere tidspunktet for og arten af indførte supplerende fødevarer (Dupras og Tocheri, 2007; Herring et al., 1998; Katzenberg et al., 1996; Schurr, 1997).
Et væsentligt bidrag fra isotopanalyser til at estimere tidspunktet for tilskud og fravænning er imidlertid, at der ikke er en klar sammenhæng mellem ændringer i isotopforholdet fra knogle- eller dentinkollagen og forekomsten af LEH i permanent tandemalje. I det væsentlige er de separate processer for tilskud og fravænning variable og har muligvis ingen negative virkninger på spædbørns og børns sundhed (Katzenberg et al., 1996). For nylig gennemførte Garland et al. (2018) en integreret analyse af emaljemikrodefekter og inkrementel dentinkollagen δ13C og δ15N blandt individer i den spanske kolonitid i kystnære Georgia. Deres resultater viser en sammenhæng mellem emaljedefekter, faldende δ15N og svagt stigende δ13C fra 2,5 til 4,5 års alderen, hvilket forfatterne tilskriver stress i forbindelse med fravænning og afhængighed af majs og marine fødevarer. I Nederlandene fandt Waters-Rist og Hoogland (2018) signifikante sammenhænge mellem kollagen δ13C og δ15N og skelettegn på rakitis blandt personer, der døde før 7-årsalderen, men ikke blandt personer, der døde senere, hvilket tyder på, at kosten spiller en vigtig rolle i spædbarnsalderen og den tidlige barndom for rakitisdannelse. Disse undersøgelser understreger potentialet af parrede isotop- og palæopatologiske undersøgelser til at udforske den variable karakter af belastninger, der er forbundet med tidlige livsprocesser i forskellige kulturelle og tidsmæssige kontekster, og de potentielle nedstrømsvirkninger af disse processer i løbet af livet.
Den foregående diskussion fremhæver kort det vigtige bidrag, som analyser af lette og tunge isotoper kan yde til undersøgelser af palæopatologi. Dette bidrag er så meget desto mere relevant i kulturelle sammenhænge, hvor skriftlige optegnelser er sparsomme, upålidelige eller ikke-eksisterende, hvor bevægelse og udveksling mellem regioner var almindelig, hvor lokale subsistens- og sygdomsøkologier er meget varierende, og hvor samfundene var meget komplekse. De centrale Andesbjerge opfylder alle disse kriterier, hvilket betyder, at fortolkningen af sundhed, stress og velvære i den andinske oldtid er afhængig af uafhængige vurderinger af kost og både geologisk og økologisk proveniens. Ved hjælp af en meta-data-tilgang til at undersøge tidligere forskning giver vi en detaljeret undersøgelse af udgivelsestendenser i bioarkæologien i de centrale Andesbjerge, med fokus på karakteriseringen af isotopforhold i arkæologisk menneskeligt væv. I diskussionen af resultaterne af denne analyse fremhæver vi også isotopstudier, der eksplicit har undersøgt forholdet mellem isotopforhold og patologiske tilstande. Endelig bruger vi dette perspektiv som et springbræt til ikke blot at vurdere virkningen af isotopanalyser i bioarkæologien i Central Andes, men også til at komme med anbefalinger om, hvordan fremtidige undersøgelser kan indrammes med henblik på anvendelser inden for palæopatologi.