Coprolites och deras analys - fossil avföring som en vetenskaplig studie

Coprolite (plural coprolites) är den tekniska termen för bevarade avföringar från människor (eller djur). Bevarade fossila avföring är en fascinerande studie inom arkeologi, genom att de ger direkt bevis på vad ett enskilt djur eller människa åt. En arkeolog kan hitta dietrester i förvaringsgropar, mellanlagringar och inom sten- eller keramikfartyg, men material som finns i mänsklig avföring är tydliga och oåterkalleliga bevis för att en viss mat konsumeras.

Key Takeaways: Coprolites

• Coprolites är fossiliserade eller bevarade avföring av mänskliga eller djur, och fokus för vetenskaplig forskning sedan 1950-talet. 
• Studierat innehåll inkluderar växt- och djurrester, tarmparasiter och kvalster och DNA. 
• Beroende på vilket sammanhang de finns i, ger coprolites information om dieten och hälsan hos ett enskilt däggdjur eller ett samhälle. 
• Två andra klasser i den vetenskapliga studien av avskiljning är avloppsvatten eller cesspit avsättningar, och tarm eller tarminnehåll. 

Coprolites är en allestädes närvarande del av människolivet, men de bevarar bäst i torra grottor och bergskydd och upptäcks ibland i sanddyner, torra jordar och träskmarginaler. De innehåller bevis på kost och uppehälle, men de kan också innehålla information om sjukdomar och patogener, kön och forntida DNA, bevis på ett sätt som inte är lätt tillgängligt någon annanstans.

Tre klasser

I studien av mänsklig excrement finns det i allmänhet tre klasser av bevarade fekala rester som finns arkeologiskt: avloppsvatten, coprolites och tarminnehåll.

• Avlopp eller Cess, inklusive privata gropar eller latriner, cesspits, avlopp och avlopp, innehåller till stor del blandade sammansättningar av mänsklig avföring tillsammans med kök och annat organiskt och oorganiskt avfall. När de befinner sig välbevarade, särskilt när vattendragna, ger cessavlagringar värdefull information om samhällets eller hushållets kost och levnadsvillkor.
• koproliter är enskilda fossila eller subfossila avföringar, bevarade genom charring, mineralisering, eller finns som torkade prover i grottor och extremt torra platser. Varje prov ger bevis för livsmedel som ätits av en individ, och om de finns i ett latrinområde kan också avslöja dieter i hela gemenskapen.
• Innehåll i tarmen eller tarmen hänvisar till bevarade mänskliga rester som finns i tarmen från välbevarade mänskliga eller djurliga kroppar. Dessa är av det mesta värdet av de tre för en studie av en individ, eftersom de är väsentligen förorenade rester som innehåller information om högst en eller två måltider, i själva verket den sista måltiden som individen konsumerade. Tarmsinnehåll är relativt sällsynta upptäckter, som endast hittas när hela människor bevaras, i fallet med naturlig eller (om inte alltför omfattande) kulturell mumifiering, frysning eller frystorkning (till exempel Otzi, den tyrolska ismannen), eller vattenlogging (som t.ex. Europeiska järnåldersmossar.

Innehåll

En sampolit från människa eller djur kan innehålla ett varierat utbud av biologiska och mineraliska material. Växtrester som finns i fossil avföring inkluderar delvis klyvda frön, frukt och fruktdelar, pollen, stärkelseskorn, fytolit, kiselarter, brända organiska ämnen (kol) och små växtfragment. Djurens delar inkluderar vävnad, ben och hår.

Andra typer av föremål som finns i fekalmaterial inkluderar tarmparasiter eller deras ägg, insekter eller kvalster. Mites identifierar i synnerhet hur den individuella lagrade maten; förekomsten av korn kan vara ett bevis på livsmedelsförädlingstekniker; och bränd mat och kol är bevis på matlagningstekniker.

Studier av steroider

Coprolite-studier kallas ibland mikrohistologi, men de inkluderar ett brett spektrum av ämnen: paleo-diet, paleo-farmakologi (studien av forntida läkemedel), paleo-miljö och säsongsbetonning; biokemi, molekylanalys, palynologi, paleobotany, paleozoology och forntida DNA.

Dessa studier kräver att avföringen rehydratiseras med hjälp av en vätska (vanligtvis en vattenlösning av tri-natriumfosfat) för att rekonstituera avföringen, tyvärr även inklusive luktarna. Därefter undersöks det rekonstituerade materialet under detaljerad ljus- och elektronmikroskopanalys samt underkastas radiokolonnatering, DNA-analys, makro- och mikrofossilanalyser och andra studier av oorganiskt innehåll.

Coprolite-studier har också inkluderat undersökningar av kemiska, immunologiska proteiner, steroider (som bestämmer kön) och DNA-studier, förutom fytolit, pollen, parasiter, alger och virus.

Klassiska Coprolite-studier

Hinds Cave, ett torrt bergsskydd i sydvästra Texas, som hade använts som latrin för jägare-samlare för cirka sex tusen år sedan, innehöll flera avföringar av avföring, varav 100 prover samlades in av arkeolog Glenna Williams-Dean i slutet av 1970-talet. Uppgifterna som Dean samlade in under sin doktorsexamen. forskning har studerats och analyserats av generationer av forskare sedan dess. Dean själv körde banbrytande experimentella arkeologistudier som använde studenter för att tillhandahålla testfekalmaterial som uppstod från dokumenterad dietinsats, en oöverträffad datamängd även idag. Livsmedel som känns igen i Hinds Cave inkluderade agave, opuntia och allium; säsongsstudier indikerade att avföringen hade deponerats mellan vinter-tidigt på våren och sommaren.

En av de tidigaste upptäckta bitarna med trovärdiga bevis för platser före Clovis i Nordamerika var från coprolites som upptäcktes vid Paisley 5 Mile Point Caves i Oregon. Återhämtningen av 14 coprolites rapporterades 2008, det äldsta individuellt radiokolvet daterat till 12 300 RCYBP (för 14 000 kalenderår sedan). Tyvärr förorenades alla av grävmaskinerna, men flera inkluderade forntida DNA och andra genetiska markörer för paleoindiska människor. Senast antyder biomarkörer som hittades i det tidigaste daterade exemplet att det trots allt inte var mänskligt, även om Sistiaga och kollegor inte hade någon förklaring till förekomsten av Paleoindian mtDNA i det. Andra trovärdiga platser före Clovis har hittats sedan dess.

Studiens historia

Den viktigaste förespråkaren för forskning om coprolites var Eric O. Callen (1912-1970), en skotsk botaniker som var intresserad av växtpatologier. Callen, med doktorsexamen i botanik från Edinburgh, arbetade som växtpatolog vid McGill University och i början av 1950-talet var en av hans kollegor Thomas Cameron (1894-1980), en medlem av parasitologiska fakulteten.

1951 besökte arkeolog Junius Bird (1907-1982) McGill. Några år före sitt besök hade Bird upptäckt coprolites på platsen för Huaca Prieta de Chicama i Peru och samlat några fekala prover från tarmarna hos en mamma som hittades på platsen. Bird gav proverna till Cameron och bad honom att söka efter bevis på mänskliga parasiter. Callen fick veta proverna och bad om några egna prover för att studera, för att leta efter spår av svampar som infekterar och förstör majs. I sin artikel som berättade Callans vikt för mikrohistologin påpekade de amerikanska arkeologerna Vaughn Bryant och Glenna Dean hur anmärkningsvärt det är att denna allra första studie av antika mänskliga coprolites genomfördes av två forskare utan formell utbildning i antropologi..

Callans roll i den banbrytande studien inkluderade identifieringen av en lämplig rehydratiseringsprocess, som fortfarande används idag: en svag lösning av trinatriumfosfat som användes av zoologer i liknande studier. Hans forskning var nödvändigtvis begränsad till makroskopiska studier av resterna, men proverna innehöll en mängd olika makrofossiler som återspeglade den forntida dieten. Callan, som dog som bedriver forskning vid Pikimachay, Peru 1970, krediteras uppfinningsmetoder och främjade studien vid en tidpunkt då mikrohistologi var nedskärmad som bisarr forskning.

Valda källor

• Bryant, Vaughn M. och Glenna W. Dean. "Archaeological Coprolite Science: The Legacy of Eric O. Callen (1912-1970)." Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 237.1 (2006): 51-66. Skriva ut.
• Camacho, Morgana et al. "Återställa parasiter från mumier och koproliter: en epidemiologisk strategi." Parasiter och vektorer 11.1 (2018): 248. Skriv ut.
• Chaves, Sérgio Augusto de Miranda och Karl J. Reinhard. "Kritisk analys av koprolitbevis för läkemedelsanvändning i Piauí, Brasilien." Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 237.1 (2006): 110-18. Skriva ut.
• Dean, Glenna W. "The Science of Coprolite Analysis: The View from Hinds Cave." Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 237.1 (2006): 67-79. Skriva ut.
• Reinhard, Karl J., et al. "Förstå det patoekologiska förhållandet mellan antik diet och modern diabetes genom koprolitanalys: Ett exempel från Antelope Cave, Mojave County, Arizona." Aktuell antropologi 53.4 (2012): 506-12. Skriva ut.
• Wood, Jamie R. och Janet M. Wilmshurst. "Ett protokoll för underprovning av sena kvartära koproliter för multiproxyanalys." Quaternary Science Reviews 138 (2016): 1-5. Skriva ut.