Ricercatori, guidato da un professore di antropologia della Purdue University, hanno scoperto che i metodi statistici e l'imaging 3D possono essere utilizzati per misurare con precisione i segni di tagli di ossa di animali fatti dalla macelleria umana preistorica, e per aiutare a rispondere a domande pressanti sull'evoluzione umana.

L'archeologo e biostatistico Erik Otárola-Castillo guida il gruppo di ricerca che ha utilizzato l'imaging 3D, analisi della forma e statistiche bayesiane per identificare i segni di taglio della macelleria con un tasso di successo dell'88% nella classificazione dei comportamenti di macelleria. La tecnologia di imaging 3D è simile a quella utilizzata dagli ingegneri per misurare i graffi sui microchip e l'affilatura delle lame chirurgiche.

"Questo approccio rappresenta un importante miglioramento della precisione rispetto a molti metodi archeologici, e migliorare questa tecnica ci aiuterà a correggere la storia dell'evoluzione umana, " Ha detto Otárola-Castillo. "Rafforzando i metodi quantitativi per valutare le prove archeologiche, saremo in grado di imparare di più sui primi esseri umani molto più rapidamente."

I risultati sono pubblicati nel Rivista di Scienze Archeologiche . Otárola-Castillo è un assistente professore del Dipartimento di Antropologia.

"In archeologia, i segni di macellazione sulle ossa degli animali sono una prova chiave utilizzata per rispondere alle domande sull'acquisizione di cibo nelle popolazioni preistoriche di cacciatori e raccoglitori, " disse Otárola-Castillo, che studia le diete dei cacciatori-raccoglitori per rispondere a domande sull'evoluzione umana. La sua esperienza spazia dall'archeologia dei cacciatori-raccoglitori nordamericani, biologia evolutiva, statistica e modellazione computazionale.

Gli strumenti di pietra fatti dall'uomo lasciano segni di taglio su ossa di animali, come pecore, cervo o bisonte, attraverso la macelleria. Questi segni di taglio possono variare di dimensioni da 1 a 5 centimetri, ma la profondità dei tagli è spesso minuscola, misura a circa 1/15 di millimetro. Gli archeologi spesso tentano di distinguere tra i segni di taglio fatti da uno strumento di pietra umano, che lascia una forma a "V", e altri danni, come calpestare un animale con gli zoccoli, che può lasciare segni con più di una forma a "U".

Gli archeologi hanno tentato di identificare i segni di macellazione sin dal 1800. Mentre i metodi di analisi dei segni ossei sono migliorati nel corso dei decenni, c'è ancora molta incertezza e mancanza di consenso su come misurarli al meglio. Le attuali tecniche di misurazione vanno dalle valutazioni qualitative a occhio nudo alla microscopia ad alta potenza, come la microscopia elettronica a scansione o la microfotogrammetria.

Otárola-Castillo e i compagni di gruppo di ricerca Emma James dell'Università del Queensland; Curtis W. Marean dell'Arizona State University; e Jessica C. Thompson della Emory University, specializzati nella valutazione dei segni di taglio sull'osso.

Ci sono casi in cui i segni possono essere ambigui. Nel 2010, un paio di gruppi di ricerca hanno pubblicato risultati contraddittori sui segni ossei di un sito preistorico, Dikika in Etiopia. I risultati delle loro analisi variavano così tanto che non erano d'accordo se i segni fossero stati fatti da strumenti umani o zoccoli di animali, o forse graffiato da particelle di sabbia o altri bordi di roccia. Un nuovo dibattito ora sostiene che alcuni di questi segni potrebbero essere stati fatti dando da mangiare ai coccodrilli.

"La tensione su questo dibattito è stata grande, perché la fonte dei tagli conta in modo significativo. Se fatto da strumenti di pietra, allora questo è un esempio dell'uso di utensili in pietra da parte di alcuni dei primi antenati umani, " Ha detto Otárola-Castillo. "Recentemente, i ricercatori hanno inviato ossa con segni di taglio a vari esperti per l'analisi. L'obiettivo era valutare la convergenza delle valutazioni di diversi esperti sulle caratteristiche dei segni ossei utilizzando metodi tradizionali. in modo allarmante, i risultati hanno mostrato che le valutazioni qualitative erano incoerenti tra tutti gli esperti. Simili preoccupazioni riguardano anche le moderne prove forensi, quindi il nostro lavoro è una scoperta che potrebbe interessare anche in quel campo".

Otárola-Castillo, mareano, Thompson, e Shannon P. McPherron del Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology, ha iniziato a lavorare sui miglioramenti metodologici per l'analisi dei segni ossei nel 2010. Altri membri del team sono Jacob A. Harris dell'Arizona State University, La studentessa di Purdue Melissa G. Torquato e la studentessa di Purdue Hannah C. Hawkins. McPherron e Marean erano membri di una delle squadre che valutavano le ossa del sito di Dikika in Etiopia.

Nel loro nuovo studio, Otárola-Castillo e il team hanno utilizzato più di 40 tagli e fette realizzati da macellai volontari su ossa di pecora utilizzando strumenti di pietra. Un "taglio" rappresenta un angolo di incisione di 90 gradi, e una "fetta" rappresenta un angolo di incisione di 45 gradi. I ricercatori hanno quindi misurato i tagli con un profilometro, un microscopio 3D che misura la topografia, rugosità e spessore dello strato nell'intervallo micro e nanometrico. Dopo averli misurati, i ricercatori hanno condotto un'analisi tridimensionale della forma e delle dimensioni delle curve e delle superfici per confrontare i segni di taglio.

"Una volta confrontati i dati digitali, abbiamo usato le statistiche bayesiane, che forniscono una misura quantitativa della credibilità scientifica. Per esempio, viste le prove, la probabilità di determinare con precisione l'identità di un segno su un osso è dell'88 percento in questo caso, " disse Otárola-Castillo.