2 Analisi isotopica
Ricercatori come Michael DeNiro, Margaret Schoeninger, Stanley Ambrose e altri hanno introdotto l’analisi degli isotopi stabili leggeri in antropologia alla fine degli anni ’70 e nei primi anni ’80 come un modo per ricostruire la dieta nei resti umani archeologici. Studi sull’alimentazione controllata di ratti (Ambrose e Norr, 1993; Jim et al., 2004), bestiame (Tieszen et al., 1983; Warinner e Tuross, 2009) e volontari umani (Fuller et al., 2004) hanno costruito una base sulla quale i bioarcheologi sono stati in grado di stimare direttamente la firma isotopica delle principali classi di risorse alimentari che compongono le diete individuali. Piuttosto che soppiantare le prove indirette della dieta come i resti pollinici e macrobotanici, gli assemblaggi faunistici e le pentole in ceramica, la caratterizzazione degli isotopi stabili del carbonio (δ13C) e dell’azoto (δ15N) nei substrati di tessuto duro ha permesso ai bioarcheologi di collocare più direttamente i popoli antichi all’interno delle reti alimentari locali (Schoeninger, 2014; Schwarcz e Schoeninger, 2012). Ha anche permesso ai ricercatori di caratterizzare meglio le reti di scambio regionali e a lunga distanza e di documentare la diffusione dei cambiamenti di sussistenza attraverso il tempo e lo spazio (Hastorf, 1990; Lightfoot et al., 2012; Tykot e Staller, 2002).
Questa ultima applicazione è stata rafforzata dall’introduzione in antropologia dell’analisi degli isotopi stabili dell’ossigeno (δ18O) nello stesso periodo. L’incorporazione dell’analisi degli isotopi pesanti, in particolare dello stronzio radiogenico (87Sr/86Sr) e del piombo (206Pb/204Pb, 207Pb/204Pb, 208Pb/204Pb) qualche anno più tardi, fece anche avanzare queste indagini (Gale e Stos-Gale, 1989; Price et al., 1994). Questi parametri isotopici aggiuntivi hanno permesso ai ricercatori di stimare le regioni geologiche e i climi in cui gli individui vivevano in diversi momenti della loro vita (Sealy et al., 1995). Così facendo, i bioarcheologi possono interpretare meglio la variazione della dieta all’interno degli individui e delle serie scheletriche (Richards et al., 2003), ricostruire i movimenti delle mandrie di bestiame addomesticato (Oelze et al., 2011; Szpak et al., 2016), e comprendere meglio i movimenti di persone e merci negli antichi sistemi di scambio (Toyne et al., 2014; White et al., 2004; Wright, 2012). Questa ricerca non è avanzata senza critiche e dibattiti significativi, ma queste sfide hanno incoraggiato gli investigatori ad affrontare questioni più specifiche delle condizioni ambientali, della conservazione e delle complessità del routing isotopico durante la formazione dei tessuti (Lee-Thorp, 2008; Sillen et al., 1989; Szostek, 2009).
Molti studi hanno affrontato gli effetti della patologia sistematica sui valori isotopici nei tessuti scheletrici, con implicazioni per la paleopatologia. Un eccellente esempio di questa prospettiva è la revisione critica di Reitsema (2013) della ricerca isotopica in biologia umana, biomedicina, primatologia e campi correlati, dove i valori δ13C e δ15N dei tessuti sono utilizzati per dedurre processi metabolici alterati legati alla malattia e alla malnutrizione. Un recente numero speciale di Bioarchaeology International porta avanti questa discussione su “una nuova frontiera ‘sanitaria’ nella ricerca isotopica” (Reitsema e Holder, 2018: 63), così come il recente workshop internazionale “Paleodiet meets Paleopathology” destinato a “introdurre ufficialmente” le due discipline (López-Costas et al., 2015).
La ricerca sperimentale ha anche contribuito significativamente a combinare isotopo e paleopatologia. Per esempio, uno studio di alimentazione controllata nei ratti (Robertson et al., 2014) indica che un impoverimento combinato nel carbonato apatite ossea δ13C e un arricchimento nel collagene osseo δ15N può riflettere il catabolismo del grasso corporeo e dei tessuti magri portato da una malnutrizione grave o prolungata di macronutrienti.
Questi risultati fanno eco a studi simili di δ15N negli uccelli (Hobson et al., 1993) e una varietà di altri animali. Essi corrispondono anche con il lavoro di Fuller e colleghi (2005) dimostrando un aumento dei valori δ15N in donne incinte che sperimentano lo stress nutrizionale associato con iperemesi gravidica (grave malattia della gravidanza), e il lavoro di Katzenberg e Lovell (1999) su individui moderni noti per essere morti di malattie deperienti. Un affascinante impegno futuro identificato da Britton (2017) è l’applicazione dell’analisi isotopica per indagare più accuratamente l’evoluzione e la variazione del microbioma umano attraverso il suo potenziale unico per ricostruire l’ecologia culturale umana nell’antichità.
Un’area di ricerca in cui i rapporti isotopici sono stati a lungo utilizzati per dedurre modelli di stress fisiologico riguarda l’allattamento, l’integrazione e lo svezzamento nei neonati e nei bambini piccoli. I resti dei neonati e dei giovani subadulti mostrano valori δ15N e δ18O arricchiti dell’1-3‰ rispetto ai tessuti dei subadulti più anziani e degli adulti (Bocherens e Drucker, 2003; Jenkins et al., 2001). Questo riflette il consumo di latte materno da parte dei subadulti; i neonati che allattano esclusivamente al seno sono essenzialmente carnivori apicali, incorporando i rapporti isotopici dai loro tessuti materni e dall’acqua corporea. A circa sei mesi di età postnatale, i neonati richiedono ulteriori fonti di cibo e vengono integrati con altri alimenti e liquidi, anche se possono continuare a consumare latte materno per mesi o anni. L’introduzione di alimenti supplementari, e l’eventuale cessazione dell’allattamento al seno, spesso determinano cambiamenti nel δ13C dei tessuti e diminuzioni nel δ15N dei tessuti quando la dieta diventa più simile a quella dei bambini più grandi (Turner et al., 2017) e/o degli adulti (Balasse et al., 2001; Katzenberg, 1993; Katzenberg et al., 1996). Allo stesso modo, i cambiamenti nel consumo di acqua legati all’integrazione con liquidi diversi dal latte materno, e l’eventuale cessazione del consumo di latte materno, possono determinare una diminuzione del δ18O dei tessuti (Wright e Schwarcz, 1998, 1999). Il fatto che lo smalto dei denti e la dentina primaria siano metabolicamente inerti dopo la formazione della corona significa che le tendenze dello svezzamento possono essere studiate negli individui indipendentemente dalla loro età alla morte.
Le diete dei neonati e degli svezzati sono ampiamente riconosciute come variabili criticamente importanti per gli esiti di salute a breve e lungo termine (Oddy, 2002), mentre i tempi di integrazione e cessazione dell’allattamento al seno e la composizione degli alimenti di svezzamento sono anche variabili rilevanti nelle culture umane (McDade e Worthman, 1998). Le transizioni nei primi anni di vita possono produrre un significativo stress biologico sui neonati mentre la loro dieta si evolve; il loro sistema immunitario in via di sviluppo deve far fronte all’afflusso di microbi in nuovi cibi e liquidi e non beneficiano più dell’immunità passiva una volta che vengono svezzati dal latte materno. Gli studi isotopici delle popolazioni archeologiche hanno dimostrato spostamenti in δ13C e δ 15N che hanno permesso ai ricercatori di stimare i tempi e la natura degli alimenti supplementari introdotti (Dupras e Tocheri, 2007; Herring et al., 1998; Katzenberg et al, 1996; Schurr, 1997).
Tuttavia, un contributo significativo dell’analisi isotopica nella stima dei tempi dell’integrazione e dello svezzamento sta nella sua mancanza di una chiara associazione tra i cambiamenti nei rapporti isotopici del collagene dell’osso o della dentina e la comparsa di LEH nello smalto dei denti permanenti. In sostanza, i processi separati di supplementazione e svezzamento sono variabili, e possono non avere effetti negativi sulla salute del neonato e del bambino (Katzenberg et al., 1996). Più recentemente, Garland et al. (2018) hanno condotto un’analisi integrata dei microdifetti dello smalto e del collagene dentinale incrementale δ13C e δ15N tra gli individui del periodo coloniale spagnolo della Georgia costiera. I loro risultati indicano un’associazione tra difetti dello smalto, δ15N in diminuzione e δ13C in leggero aumento da 2,5 a 4,5 anni di età, che gli autori attribuiscono allo stress dello svezzamento e alla dipendenza da mais e alimenti marini. Nei Paesi Bassi, Waters-Rist e Hoogland (2018) hanno trovato associazioni significative tra collagene δ13C e δ15N e segni scheletrici di rachitismo tra gli individui che sono morti prima 7 anni di età, ma non quelli che sono morti più tardi, suggerendo un ruolo importante dieta nell’infanzia e prima infanzia per la formazione di rachitismo. Questi studi sottolineano il potenziale degli isotopi accoppiati e degli studi paleopatologici per esplorare la natura variabile degli stress associati ai processi della prima infanzia in diversi contesti culturali e temporali, e i potenziali effetti a valle di questi processi nel corso della vita.
La discussione precedente evidenzia brevemente il contributo importante che le analisi degli isotopi leggeri e pesanti possono dare agli studi di paleopatologia. Questo contributo è tanto più rilevante in contesti culturali in cui le registrazioni scritte sono scarse, inaffidabili o inesistenti, dove il movimento e lo scambio tra le regioni erano comuni, dove la sussistenza locale e le ecologie delle malattie sono molto variabili e le società erano molto complesse. Le Ande centrali soddisfano tutti questi criteri, il che significa che l’interpretazione della salute, dello stress e del benessere nell’antichità andina si basa su valutazioni indipendenti della dieta e della provenienza geologica ed ecologica. Utilizzando un approccio di meta-dati per esaminare le ricerche passate, forniamo un’esplorazione dettagliata delle tendenze editoriali nella bioarcheologia delle Ande centrali, incentrata sulla caratterizzazione dei rapporti isotopici nei tessuti umani archeologici. Nel discutere i risultati di questa analisi, evidenziamo anche gli studi isotopici che hanno esplicitamente esaminato le relazioni tra i rapporti isotopici e le condizioni patologiche. Infine, usiamo questa prospettiva come trampolino di lancio non solo per valutare l’impatto delle analisi isotopiche nella bioarcheologia andina centrale, ma anche per fare raccomandazioni su come gli studi futuri potrebbero essere inquadrati per applicazioni in paleopatologia.