Heating and resin impregnation influence protein recovery and ZooMS identification of bone
यह अध्ययन प्रदर्शित करता है कि जबकि ZooMS लगभग 200°C तक गर्म किए गए सुअर की हड्डी के प्रोटीन को सफलतापूर्वक पहचान सकता है, उसके बाद का रेजिन इमप्रैग्नेशन (resin impregnation) पेप्टाइड रिकवरी को काफी कम कर देता है और टैक्सोनोमिक पहचान से समझौता कर सकता है।
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पृथ्वी की शांत परतों में, पुरातत्वविदों को अक्सर प्राचीन भोजन, चूल्हों और अनुष्ठानों के जले हुए अवशेष मिलते हैं। ये जली हुई हड्डियाँ इस बात की कहानियाँ बताती हैं कि लोग क्या खाते थे, वे कैसे खाना पकाते थे, और यहाँ तक कि वे अपने मृतकों का सम्मान कैसे करते थे। लंबे समय तक, इन टुकड़ों की पहचान करना दृश्य संकेतों का एक खेल था: एक काला किनारा आग का संकेत दे सकता था, जबकि एक सफेद, चॉक जैसा टुकड़ा तीव्र गर्मी को दर्शाता था। लेकिन आग एक विनाशकारी शक्ति है। यह हड्डी को छोटे, पहचानने योग्य टुकड़ों में तोड़ देती है और वैज्ञानिकों का लंबे समय से मानना रहा है कि यह उन अणुओं को जला देती है जिनकी पहचान के लिए किसी जानवर की प्रजाति को जानना आवश्यक होता है। प्रचलित धारणा यह थी कि एक बार हड्डी जल जाने के बाद, उसके भीतर के प्रोटीन—जो जैविक निर्माण खंड हैं और जो किसी जानवर के आनुवंशिक हस्ताक्षर को वहन करते हैं—अपूरणीय रूप से नष्ट हो जाते हैं। इस धारणा ने हमारे अतीत की समझ में एक अंतराल छोड़ दिया है, क्योंकि कई सबसे दिलचस्प अग्नि-संबंधी खोजें गुमनाम ही रह जाती हैं।
एक नया अध्ययन इस धारणा को चुनौती देता है, जो जली हुई हड्डियों में छिपी कहानियों को पढ़ने के लिए एक स्पष्ट मार्ग प्रदान करता है। शोधकर्ताओं ने यह परीक्षण करने के लिए प्रयास किया कि एक हड्डी कितनी गर्मी सह सकती है इससे पहले कि उसकी प्रोटीन पहचान हमेशा के लिए खो जाए, और क्या इन नाजुक अवशेषों को प्लास्टिक रेजिन (resin) में संरक्षित करने की सामान्य प्रथा परिणामों को प्रभावित करती है। आधुनिक सूअर की पसलियों को विशिष्ट तापमानों तक गर्म करके और शेष प्रोटीन का विश्लेषण करके, टीम ने पाया कि एक निश्चित बिंदु तक पहचान संभव है, लेकिन हड्डी को संरक्षित करने का तरीका विश्लेषण को सफल या विफल बना सकता है। उनका कार्य पुरातत्वविदों के लिए एक व्यावहारिक मार्गदर्शिका प्रदान करता है, यह दिखाते हुए कि हालांकि आग सूचना को नष्ट कर देती है, लेकिन यदि सही तकनीकों का उपयोग किया जाए, तो यह इसे पूरी तरह से मिटा नहीं देती है।
शोधकर्ताओं ने घरेलू सूअरों की पसलियों का उपयोग करके एक सरल, नियंत्रित प्रयोग से शुरुआत की। उन्होंने हड्डियों को छोटे टुकड़ों में काटा और उन्हें एक भट्टी में रखा, उन्हें चरणों में गर्म किया। उन्होंने 50 डिग्री सेल्सियस से शुरू किया और 350 डिग्री तक छोटे बढ़ते हुए चरणों में चढ़े, फिर 750 डिग्री तक 100-डिग्री के चरणों में उछल गए। इस सीमा ने धीमी रोस्टिंग से लेकर दाह संस्कार की तीव्र गर्मी तक सब कुछ कवर किया। एक वास्तविक पुरातात्विक लैब की नकल करने के लिए, जहाँ अक्सर सूक्ष्मदर्शी (microscope) के नीचे अध्ययन के लिए नाजुक जली हुई हड्डियों को रेजिन में समाहित किया जाता है, उन्होंने अपने आधे नमूनों को गर्म करने के बाद एक तरल प्लास्टिक रेसिन के साथ उपचारित किया। इसके बाद उन्होंने अपने रेसिन-उपचारित नमूनों की तुलना अनुपचारित नमूनों से की।
टीम ने हड्डियों की जांच के लिए दो मुख्य उपकरणों का उपयोग किया। सबसे पहले, उन्होंने इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी नामक तकनीक का उपयोग किया, जो एक रासायनिक फिंगरप्रिंट स्कैनर की तरह कार्य करती है। इस उपकरण ने मापा कि जैसे-जैसे हड्डी गर्म होती गई, उसकी आंतरिक संरचना में कैसे परिवर्तन आया। उन्होंने पाया कि जैसे-जैसे तापमान बढ़ा, हड्डी ने वजन खो दिया और उसका रंग बदल गया, जो पूरी तरह से कैल्साइन (calcined) होने पर काले से सफेद में बदल गया। रासायनिक स्कैनर ने दिखाया कि जैसे-जैसे गर्मी बढ़ी, हड्डी के भीतर के प्रोटीन टूटने लगे, लेकिन हड्डी का खनिज स्वयं बहुत अधिक समय तक स्थिर रहा। इसने पुष्टि की कि हड्डी की भौतिक संरचना उच्च ताप में भी जीवित रह सकती है, भले ही जैविक भाग खराब हो रहे हों।
हालाँकि, असली परीक्षण यह था कि क्या वे अभी भी जानवर की पहचान कर सकते थे। शोधकर्ताओं ने ZooMS नामक एक विधि का उपयोग किया, जिसमें हड्डी से सूक्ष्म प्रोटीन अंशों को निकाला जाता है और उनके वजन को मापकर एक अनूठा पैटर्न बनाया जाता है। यह पैटर्न प्रजातियों के लिए एक बारकोड की तरह कार्य करता है। परिणाम स्पष्ट और सटीक थे। लगभग 200 डिग्री सेल्सियस के तापमान तक, शोधकर्ता सफलतापूर्वक हड्डियों को सूअर के रूप में पहचान सके। प्रोटीन पैटर्न अभी भी निश्चित उत्तर देने के लिए पर्याप्त मजबूत थे। लेकिन एक बार जब तापमान 250 डिग्री को पार कर गया, तो प्रोटीन मार्कर गायब होने लगे। जब तक हड्डियाँ 300 डिग्री तक पहुँचीं, लगभग सभी पहचान योग्य प्रोटीन संकेत समाप्त हो गए, जिससे हड्डियाँ इस विधि द्वारा पहचानने योग्य नहीं रहीं।
अध्ययन ने इन हड्डियों के संरक्षण के संबंध में एक महत्वपूर्ण जटिलता का भी खुलासा किया। जब शोधकर्ताओं ने गर्म नमूनों पर रेसिन लगाया, तो परिणाम बदल गए। रेसिन ने प्रोटीनों को निकालना कठिन बना दिया, जिससे विश्लेषण में कम पहचान योग्य मार्कर मिले। कुछ मामलों में, रेसिन-उपचारित नमूनों को केवल एक व्यापक समूह, जैसे कि "खुर वाले जानवर", के रूप में पहचाना जा सका, न कि विशिष्ट सूअर की प्रजाति के रूप में। यह सुझाव देता है कि जबकि रेसिन सूक्ष्मदर्शी अध्ययन के लिए हड्डी के भौतिक आकार को सुरक्षित रखने के लिए उत्कृष्ट है, यह जानवर की पहचान के लिए आवश्यक रासायनिक विश्लेषण में बाधा डाल सकता है। शोधकर्ताओं ने पाया कि गर्म, रेसिन-निर्मित हड्डियों को संभालने का सबसे अच्छा तरीका एक विशिष्ट रासायनिक निष्कर्षण विधि का उपयोग करना था जो इन कठिन नमूनों के लिए बेहतर काम करती थी, लेकिन फिर भी, अनुपचारित हड्डियों की तुलना में सफलता दर कम रही।
इस अध्ययन के सबसे महत्वपूर्ण निष्कर्षों में से एक क्षेत्र में एक सामान्य विश्वास का सुधार था। पिछले दिशा-निर्देशों ने सुझाव दिया था कि यदि कोई हड्डी प्रोटीन संरक्षण के कुछ रासायनिक संकेतों को दिखाती है, तो उसका विश्लेषण किया जा सकता है भले ही उसे 450 या 550 डिग्री तक गर्म किया गया हो। नया डेटा दिखाता है कि जली हुई हड्डियों के लिए यह सच नहीं है। हालांकि उच्च तापमान पर रासायनिक संकेत अभी भी दिखाई दे सकते हैं, पहचान के लिए आवश्यक विशिष्ट प्रोटीन पैटर्न बहुत पहले, लगभग 200 डिग्री पर ही गायब हो जाते हैं। इसका अर्थ है कि पुरातत्वविद यह तय करने के लिए कि क्या एक जली हुई हड्डी का विश्लेषण करने योग्य है, पुराने रासायनिक थ्रेशोल्ड (thresholds) पर भरोसा नहीं कर सकते; उन्हें बहुत अधिक सतर्क रहना चाहिए।
इसके निहितार्थ पुरातत्व के लिए व्यावहारिक और तत्काल हैं। जब एक पुरातत्वविद किसी स्थल पर जली हुई जानवरों की हड्डियों का ढेर पाता है, तो अब वह जानता है कि यदि हड्डियाँ लगभग 200 डिग्री या उससे कम तापमान तक गर्म की गई थीं, तो आधुनिक प्रोटीन विश्लेषण का उपयोग करके प्रजाति की पहचान करने की अच्छी संभावना है। यह उन प्राचीन आहारों और खाना पकाने की प्रथाओं को समझने का द्वार खोलता है जो पहले अदृश्य थे। हालाँकि, यदि हड्डियों को उच्च ताप दिया गया था, या यदि वे लंबे समय से रेसिन में पड़ी हैं, तो सफल पहचान की संभावना काफी कम हो जाती है। अध्ययन यह दावा नहीं करता है कि जली हुई हड्डियाँ एक खोई हुई उम्मीद हैं, लेकिन यह एक स्पष्ट रेखा खींचता है: आग एक शक्तिशाली मिटाने वाली शक्ति है, और हालांकि कुछ जानकारी गर्मी में जीवित रहती है, रिकवरी की खिड़की पहले की तुलना में बहुत संकीर्ण है। यह समझकर कि वह सीमा वास्तव में कहाँ है, वैज्ञानिक बेहतर निर्णय ले सकते हैं कि किन टुकड़ों का अध्ययन करना है और किन विधियों का उपयोग करना है, जिससे यह सुनिश्चित हो सके कि अतीत की कहानियाँ आग में खो न जाएं।
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