Heating and resin impregnation influence protein recovery and ZooMS identification of bone
تُظهر هذه الدراسة أنه في حين يمكن لتقنية ZooMS تحديد بروتينات عظام الخنزير التي سُخنت حتى درجة 200 مئوية تقريبًا بنجاح، فإن عملية تشريب الراتنج اللاحقة تقلل بشكل كبير من استعادة الببتيد ويمكن أن تخل بالتحديد التصنيفي.
البحث الأصلي مرخَّص بموجب CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). هذا شرح مولَّده بالذكاء الاصطناعي لبحث مسبق لم يخضع لمراجعة الأقران. وهو ليس نصيحة طبية. لا تتخذ أي قرارات تتعلق بصحتك بناءً على هذا المحتوى. اقرأ إخلاء المسؤولية الكامل
في الطبقات الهادئة للأرض، غالبًا ما يجد علماء الآثار البقايا المتفحمة للوجبات القديمة، والمواقد، والطقوس. تروي هذه العظام المحترقة قصصًا عما أكله الناس، وكيف طبخوا، وحتى كيف كرموا موتاهم. لفترة طويلة، كان تحديد هذه الشظايا بمثابة لعبة تعتمد على القرائن البصرية: فقد تشير حافة مسودة إلى وجود نار، بينما تشير قطعة بيضاء طباشيرية إلى حرارة شديدة. لكن النار قوة تدميرية؛ فهي تحطم العظام إلى قطع صغيرة لا يمكن التعرف عليها، ويعتقد العلماء منذ زمن طويل أنها تطهو وتزيل الجزيئات اللازمة لتحديد نوع الحيوان. كان الحكمة السائدة هي أنه بمجرد احتراق العظم، فإن البروتينات الموجودة بداخله — وهي اللبنات البيولوجية البنائية التي تحمل البصمة الجينية للحيوان — تُدمر بشكل لا يمكن استرداده. وقد ترك هذا الافتراض فجوة في فهمنا للماضي، حيث تظل العديد من الاكتشافات المثيرة للاهتمام المتعلقة بالنار مجهولة الهوية.
تتحدى دراسة جديدة هذا الافتراض، مقدمةً مسارًا أوضح للمضي قدمًا في قراءة القصص المخفية في العظام المحترقة. فقد سعى الباحثون لاختبار مدى الحرارة التي يمكن للعظم تحملها قبل أن تفقد هويتها البروتينية للأبد، وما إذا كانت الممارسة الشائعة لحفظ هذه المكتشفات الهشة في الراتينج البلاستيكي تؤثر على النتائج. ومن خلال تسخين أضلاع خنازير حديثة إلى درجات حرارة محددة وتحليل البروتينات المتبقية، اكتشف الفريق أن التحديد ممكن حتى نقطة معينة، ولكن الطريقة المستخدمة لحفظ العظم يمكن أن تنجح التحليل أو تفسده. يوفر عملهم دليلاً عمليًا لعلماء الآثار، موضحًا أنه بينما تدمر النار المعلومات، إلا أنها لا تمحوها دائمًا بالكامل، بشرط استخدام التقنيات الصحيحة.
بدأ الباحثون بتجربة بسيطة ومنضبطة باستخدام أضلاع من الخنازير المستأنسة. قاموا بتقطيع العظام إلى قطع صغيرة ووضعوها في فرن، حيث قاموا بتسخينها عبر خطوات. بدأوا من 50 درجة مئوية وصعدوا إلى 350 درجة بزيادات صغيرة، ثم انتقلوا إلى خطوات قدرها 100 درجة وصولاً إلى 750 درجة. غطى هذا النطاق كل شيء من التحميص البطيء إلى الحرارة الشديدة لعمليات حرق الجثث. ولمحاكاة ما يحدث في مختبرات الآثار الحقيقية، حيث غالبًا ما تُغمر العظام المحترقة الهشة في الراتينج لدراستها تحت المجهر، قاموا بمعالجة نصف العينات بسائل راتينج بلاستيكي بعد تسخينها. ثم قارنوا بين هذه العينات المعالجة بالراتينج والعينات غير المعالجة.
استخدم الفريق أداتين رئيسيتين لفحص العظام. أولاً، استخدموا تقنية تسمى "مطيافية الأشعة تحت الحمراء"، والتي تعمل مثل ماسح للبصمات الكيميائية. قامت هذه الأداة بقياس كيفية تغير البنية الداخلية للعظم مع ارتفاع درجة حرارته. ووجدوا أنه مع ارتفاع درجة الحرارة، يفقد العظم وزنه ويتغير لونه، متحولاً من الأسود إلى الأبيض مع تحوله إلى حالة التكلس الكامل. أظهر الماسح الكيميائي أن بروتينات العظم بدأت في التحلل مع زيادة الحرارة، لكن معدن العظم نفسه ظل مستقرًا لفترة أطول بكثير. أكد هذا أن البنية الفيزيائية للعظم يمكن أن تنجو من الحرارة العالية حتى عندما تتدهور الأجزاء العضوية.
ومع ذلك، كان الاختبار الحقيقي هو ما إذا كان بإمكانهم تحديد نوع الحيوان. استخدم الباحثون طريقة تسمى "ZooMS"، والتي تتضمن استخراج شظايا بروتينية صغيرة من العظم وقياس وزنها لإنشاء نمط فريد. يعمل هذا النمط مثل "الباركود" الخاص بالنوع. كانت النتائج واضحة ودقيقة؛ فإلى درجة حرارة تصل إلى حوالي 200 درجة مئوية، تمكن الباحثون بنجاح من تحديد العظام على أنها خنازير. كانت الأنماط البروتينية لا تزال قوية بما يكفي لإعطاء إجابة حاسمة. ولكن بمجرد تجاوز درجة الحرارة 250 درجة، بدأت العلامات البروتينية في التلاشي. وبحلول الوقت الذي وصلت فيه العظام إلى 300 درجة، كانت جميع الإشارات البروتينية القابلة للتحديد قد اختفت تقريبًا، مما جعل العظام غير قابلة للتحديد بهذه الطريقة.
كشفت الدراسة أيضًا عن تعقيد كبير يتعلق بكيفية حفظ هذه العظام. فعندما طبق الباحثون الراتينج على العينات المسخنة، تغيرت النتائج. جعل الراتينج استخراج البروتينات أكثر صعوبة، مما أدى إلى عدد أقل من العلامات القابلة للتحديد في التحليل. وفي بعض الحالات، لم تتمكن العينات المعالجة بالراتينج من التحديد إلا كمجموعة واسعة، مثل "الحيوانات ذات الحوافر"، بدلاً من نوع الخنزير المحدد. يشير هذا إلى أنه بينما يعد الراتينج ممتازًا لحماية الشكل الفيزيائي للعظم الهش للدراسة المجهرية، إلا أنه يمكن أن يتداخل مع التحليل الكيميائي اللازم لتحديد الحيوان. وجد الباحثون أن أفضل طريقة للتعامل مع العظام المسخنة والمغمورة في الراتينج هي استخدام طريقة استخراج كيميائية محددة تعمل بشكل أفضل من غيرها لهذه العينات الصعبة، ولكن حتى مع ذلك، انخفض معدل النجاح مقارنة بالعظام غير المعالجة.
كانت واحدة من أهم نتائج هذه الدراسة هي تصحيح اعتقاد شائع في هذا المجال. فقد اقترحت الإرشادات السابقة أنه إذا أظهر العظم علامات كيميائية معينة للحفاظ على البروتين، فيمكن تحليله حتى لو تم تسخينه إلى 450 أو 550 درجة. وتظهر البيانات الجديدة أن هذا ليس صحيحًا بالنسبة للعظام المحترقة. فبينما قد تظل العلامات الكيميائية مرئية عند درجات الحرارة العالية تلك، فإن الأنماط البروتينية المحددة اللازمة للتحديد تختفي في وقت أبكر بكثير، عند حوالي 200 درجة. وهذا يعني أن علماء الآثار لا يمكنهم الاعتماد على العتبات الكيميائية القديمة عند اتخاذ القرار بشأن ما إذا كان العظم المحترق يستحق التحليل؛ بل يجب عليهم توخي الحذر الشديد.
إن تداعيات هذه الدراسة عملية وفورية. فعندما يجد عالم آثار كومة من عظام الحيوانات المحترقة في موقع ما، فإنه يعلم الآن أنه إذا سُخنت العظام إلى حوالي 200 درجة مئوية أو أقل، فهناك فرصة جيدة لتحديد النوع باستخدام تحليل البروتين الحديث. يفتح هذا الباب لفهم الأنظمة الغذائية القديمة وممارسات الطهي التي كانت غير مرئية سابقًا. ومع ذلك، إذا تعرضت العظام لحرارة أعلى، أو إذا كانت مغمورة في الراتينج لفترة طويلة، فإن فرص النجاح في التحديد تنخفض بشكل كبير. لا تدعي الدراسة أن العظام المحترقة هي حالة ضائعة، لكنها ترسم خطًا واضحًا في الرمال: النار هي ممحاة قوية، وبينما تنجو بعض المعلومات من الحرارة، فإن نافذة الاسترداد أضيق مما كان يُعتقد سابقًا. ومن خلال فهم مكان وقوع هذا الحد بالضبط، يمكن للعلماء اتخاذ قرارات أفضل بشأن أي الشظايا يدرسونها وأي الطرق يستخدمونها، مما يضمن عدم ضياع قصص الماضي في النيران.
غارق في أبحاث مجالك؟
تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.