2 Isotope analysis
Kutatók, mint Michael DeNiro, Margaret Schoeninger, Stanley Ambrose és mások az 1970-es évek végén és az 1980-as évek elején vezették be először a könnyű stabil izotópelemzést az antropológiába, mint a régészeti emberi maradványok étrendjének rekonstruálására szolgáló módszert. A patkányokon (Ambrose és Norr, 1993; Jim et al., 2004), haszonállatokon (Tieszen et al., 1983; Warinner és Tuross, 2009) és emberi önkénteseken (Fuller et al., 2004) végzett kontrollált táplálkozási vizsgálatok olyan alapot teremtettek, amelyre a bioarcheológusok képesek voltak közvetlenül megbecsülni az egyéni étrendeket alkotó főbb táplálékosztályok izotópos jellegét. Ahelyett, hogy kiszorították volna az étrendre vonatkozó közvetett bizonyítékokat, mint például a pollen- és makrobotanikai maradványok, faunakészletek és kerámiaedények, a kemény szöveti szubsztrátokban található stabil szén (δ13C) és nitrogén (δ15N) izotópok jellemzése lehetővé tette a bioarcheológusok számára, hogy az ősi népeket közvetlenebbül helyezzék el a helyi táplálékhálózatban (Schoeninger, 2014; Schwarcz és Schoeninger, 2012). Azt is lehetővé tette a kutatók számára, hogy jobban jellemezzék a regionális és távolsági cserehálózatokat, és dokumentálják a megélhetési változások terjedését időben és térben (Hastorf, 1990; Lightfoot et al., 2012; Tykot és Staller, 2002).
Ez utóbbi alkalmazást erősítette a stabil oxigén (δ18O) izotópelemzés bevezetése az antropológiába ugyanebben az időszakban. A nehézizotóp-elemzés, nevezetesen a radiogén stroncium (87Sr/86Sr) és ólom (206Pb/204Pb, 207Pb/204Pb, 208Pb/204Pb) néhány évvel későbbi beépítése szintén előremozdította ezeket a vizsgálatokat (Gale és Stos-Gale, 1989; Price et al., 1994). Ezek a további izotópos paraméterek lehetővé tették a kutatók számára, hogy megbecsüljék azokat a geológiai régiókat és éghajlatokat, ahol az egyedek életük különböző pontjain éltek (Sealy et al., 1995). Ezáltal a bioarcheológusok jobban tudják értelmezni az egyéneken és csontvázsorozatokon belüli táplálkozási változásokat (Richards et al., 2003), rekonstruálni a háziasított haszonállatok csordamozgásait (Oelze et al., 2011; Szpak et al., 2016), és jobban megérthetik az emberek és áruk mozgását az ősi cserekereskedelmi rendszerekben (Toyne et al., 2014; White et al., 2004; Wright, 2012). Ezek a kutatások nem haladtak jelentős kritika és vita nélkül, de ezek a kihívások arra ösztönözték a kutatókat, hogy a környezeti körülményekkel, a konzerválással és a szövetek kialakulása során az izotópok útvonalának összetettségével kapcsolatos specifikusabb kérdésekkel foglalkozzanak (Lee-Thorp, 2008; Sillen et al., 1989; Szostek, 2009).
Már több tanulmány is megközelítette a rendszeres patológia hatásait a csontvázszövetek izotópértékeire, ami hatással van a paleopatológiára. Kiváló példa erre a szemléletre Reitsema (2013) kritikai áttekintése az izotópkutatásról a humánbiológiában, biomedicinában, primatológiában és a kapcsolódó területeken, ahol a szöveti δ13C és δ15N értékeket arra használják, hogy a betegséggel és alultápláltsággal kapcsolatos megváltozott anyagcsere-folyamatokra következtessenek. A Bioarchaeology International nemrégiben megjelent különszáma előmozdítja ezt a vitát “az izotópkutatás új “egészségügyi” határterületéről” (Reitsema és Holder, 2018: 63), akárcsak a nemrégiben megrendezett “Paleodiet meets Paleopathology” című nemzetközi workshop, amelynek célja a két tudományág “hivatalos bemutatása” volt (López-Costas et al., 2015).
A kísérleti kutatás is jelentősen hozzájárult az izotóp és a paleopatológia összekapcsolásához. Például egy patkányokon végzett kontrollált takarmányozási vizsgálat (Robertson et al., 2014) azt jelzi, hogy a csontkarbonát apatit δ13C kombinált fogyása és a csontkollagén δ15N gazdagodása a testzsír és a sovány szövetek katabolizmusát tükrözheti, amelyet a súlyos vagy hosszan tartó makrotápanyag-alultápláltság idézett elő.
Az eredmények visszhangozzák a madarak (Hobson et al., 1993) és számos más állat esetében végzett hasonló δ15N-vizsgálatokat. Megfelelnek továbbá Fuller és munkatársai (2005) munkájának is, akik a hyperemesis gravidarummal (súlyos terhességi betegség) összefüggő táplálkozási stressznek kitett terhes nőknél megnövekedett δ15N-értékeket mutattak ki, valamint Katzenberg és Lovell (1999) munkájának, amelyet olyan modern egyéneken végeztek, akikről ismert, hogy pazarló betegségben haltak meg. A Britton (2017) által azonosított lenyűgöző jövőbeli törekvés az izotópelemzés alkalmazása az emberi mikrobiom evolúciójának és variációjának pontosabb vizsgálatára az ókori emberi kulturális ökológia rekonstruálásának egyedülálló lehetőségei révén.
A kutatás egyik olyan területe, ahol az izotóparányokat már régóta használják a fiziológiai stressz mintáira való következtetésre, a csecsemők és kisgyermekek szoptatásához, táplálékkiegészítéséhez és elválasztásához kapcsolódik. A csecsemők és fiatal felnőttek maradványai 1-3‰-rel gazdagabb δ15N és δ18O értékeket mutatnak az idősebb felnőttek és felnőttek szöveteihez képest (Bocherens és Drucker, 2003; Jenkins és mtsai., 2001). Ez a szubadult egyedek anyatejfogyasztását tükrözi; a kizárólag szoptató csecsemők lényegében csúcsragadozók, akik az anyai szövetek és a testvíz izotóparányait veszik fel. Nagyjából a szülés utáni hat hónapos korban a csecsemőknek további táplálékforrásokra van szükségük, és más táplálékkal és folyadékkal egészítik ki őket, bár az anyatej fogyasztását még hónapokig vagy évekig folytathatják. A kiegészítő táplálékok bevezetése és a szoptatás esetleges abbahagyása gyakran a szöveti δ13C változását és a szöveti δ15N csökkenését eredményezi, mivel a táplálkozás jobban hasonlít az idősebb gyermekek (Turner et al., 2017) és/vagy felnőttek táplálkozásához (Balasse et al., 2001; Katzenberg, 1993; Katzenberg et al., 1996). Hasonlóképpen, az anyatejtől eltérő folyadékkal való pótlással kapcsolatos vízfogyasztás változásai és az anyatejfogyasztás esetleges megszűnése a szöveti δ18O csökkenését eredményezheti (Wright és Schwarcz, 1998, 1999). Fontos, hogy az a tény, hogy a fogzománc és az elsődleges dentin metabolikusan inaktív a korona kialakulását követően, azt jelenti, hogy az elválasztási tendenciák tanulmányozhatók az egyéneknél, függetlenül a halál időpontjában betöltött életkoruktól.
A csecsemők és az elválasztott gyermekek táplálkozása széles körben elismert, mint a rövid és hosszú távú egészségi állapotot befolyásoló kritikusan fontos változók (Oddy, 2002), míg a szoptatás kiegészítésének és abbahagyásának időzítése és az elválasztási ételek összetétele szintén fontos változók az emberi kultúrákban (McDade és Worthman, 1998). A korai életkori átmenetek jelentős biológiai stresszt okozhatnak a csecsemők számára, mivel étrendjük fejlődik; fejlődő immunrendszerüknek meg kell birkóznia az új ételekben és folyadékokban lévő mikrobák beáramlásával, és az anyatejről való leszoktatás után már nem részesülnek a passzív immunitás előnyeiből. A régészeti populációk izotópos vizsgálatai kimutatták a δ13C és δ 15N eltolódásait, amelyek lehetővé tették a kutatók számára, hogy megbecsüljék a bevezetett kiegészítő táplálékok időzítését és jellegét (Dupras és Tocheri, 2007; Herring et al., 1998; Katzenberg et al.., 1996; Schurr, 1997).
Az izotópelemzés egyik jelentős hozzájárulása a pótlás és az elválasztás időzítésének becslésében azonban az, hogy nem mutat egyértelmű összefüggést a csont vagy a dentin kollagén izotóparányainak változása és a LEH megjelenése között a maradandó fogzománcban. Lényegében a pótlás és az elválasztás különálló folyamatai változóak, és nem biztos, hogy káros hatással vannak a csecsemő és a gyermek egészségére (Katzenberg és mtsai., 1996). Nemrégiben Garland és munkatársai (2018) a zománc mikrodefektusainak és a dentin kollagén δ13C és δ15N növekményének integrált elemzését végezték el a spanyol gyarmati időszakban a tengerparti Grúziában élő egyének körében. Eredményeik összefüggést mutatnak a zománchibák, a csökkenő δ15N és az enyhén növekvő δ13C között 2,5 és 4,5 éves kor között, amit a szerzők az elválasztás okozta stressznek és a kukoricától és tengeri tápláléktól való függésnek tulajdonítanak. Hollandiában Waters-Rist és Hoogland (2018) szignifikáns összefüggést találtak a kollagén δ13C és δ15N és a csontvázcsontozat rachitisre utaló jelei között a 7 éves koruk előtt elhunyt egyének körében, de a később elhunytak esetében nem, ami arra utal, hogy a táplálkozásnak fontos szerepe van a csecsemő- és kora gyermekkorban a rachitis kialakulásában. Ezek a vizsgálatok aláhúzzák a párosított izotópos és paleopatológiai vizsgálatokban rejlő lehetőségeket a különböző kulturális és időbeli kontextusokban a korai életkori folyamatokhoz kapcsolódó stresszhatások változó természetének, valamint e folyamatoknak az élettartam során jelentkező lehetséges utóhatásainak feltárására.
Az előző vita röviden kiemeli, hogy a könnyű- és nehézizotópos elemzések milyen fontos hozzájárulást jelenthetnek a paleopatológiai vizsgálatokhoz. Ez a hozzájárulás még inkább releváns olyan kulturális kontextusokban, ahol az írásos feljegyzések gyéren állnak rendelkezésre, megbízhatatlanok vagy nem léteznek, ahol a régiók közötti mozgás és csere gyakori volt, ahol a helyi megélhetés és a betegségek ökológiája rendkívül változó, és ahol a társadalmak rendkívül összetettek voltak. A Közép-Andok mindezen kritériumoknak megfelelnek, ami azt jelenti, hogy az egészség, a stressz és a jólét értelmezése az andoki ókorban az étrend, valamint a geológiai és ökológiai eredet független értékelésére támaszkodik. A korábbi kutatások vizsgálatára szolgáló metaadat-megközelítést alkalmazva részletesen feltárjuk a Közép-Andok bioarcheológiájának kiadási tendenciáit, a régészeti emberi szövetek izotóparányainak jellemzésére összpontosítva. Az elemzés eredményeinek megvitatása során olyan izotópos tanulmányokat is kiemelünk, amelyek kifejezetten az izotóparányok és a kóros állapotok közötti kapcsolatokat vizsgálták. Végül ezt a perspektívát ugródeszkaként használjuk arra, hogy ne csak az izotópelemzések hatását értékeljük a közép-andoki bioarcheológiában, hanem ajánlásokat is megfogalmazzunk arra vonatkozóan, hogy a jövőbeni tanulmányokat hogyan lehetne a paleopatológia alkalmazásaihoz alakítani.