Gli studi paleodietari dei reperti fossili sono ostacolati dalla mancanza di traccianti affidabili e inequivocabili. Scienziati dell'MPI per l'antropologia evolutiva, l'MPI per la chimica e l'Università Johannes Gutenberg (JGU) di Magonza hanno ora testato un nuovo metodo, l'analisi isotopica degli isotopi di zinco dallo smalto dei denti dei mammiferi fossili, e lo trovai adatto ad ampliare le nostre conoscenze sulle diete degli umani fossili e di altri mammiferi del Pleistocene.

Le informazioni su ciò che mangiavano gli antenati umani si basano principalmente sull'analisi degli isotopi di carbonio e azoto del collagene proteico strutturale nelle ossa e nella dentina. Analisi degli isotopi di azoto, in particolare, aiuta gli scienziati a determinare se è stato consumato cibo animale o vegetale. Poiché il collagene, come le proteine ​​in genere, non si conserva facilmente, questo metodo non può essere utilizzato per esaminare fossili di vertebrati più vecchi di circa 100, 000 anni. Questo lasso di tempo è spesso ridotto a poche migliaia di anni in regioni tropicali aride o umide come l'Africa e l'Asia, che sono considerate regioni chiave per l'evoluzione umana, e sono quindi di particolare interesse per la scienza. Nuovi metodi, come l'analisi degli isotopi di zinco, stanno ora iniziando ad aprire nuove prospettive di ricerca.

Gli isotopi di zinco fungono da indicatori per il tipo di cibo consumato

I ricercatori hanno analizzato il rapporto tra due diversi isotopi di zinco nello smalto dentale di mammiferi fossili che era stato scoperto solo di recente in una grotta in Laos. Questi fossili risalgono al tardo Pleistocene, più precisamente dalle 13 circa, da 500 a 38, 400 anni fa. Nel 2015, nella grotta di Tam Hay Marklot nel Laos nord-orientale, gli scienziati hanno trovato fossili di vari mammiferi, compreso il bufalo d'acqua, rinoceronti, cinghiali, Cervo, orsi, oranghi e leopardi. "La grotta si trova in una regione tropicale dove i materiali organici come il collagene sono generalmente poco conservati. Questo lo rende un luogo ideale per testare se possiamo determinare le differenze tra erbivori e carnivori usando isotopi di zinco, ", afferma il leader dello studio Thomas Tütken, professore all'Istituto di Geoscienze della JGU.

Il primo studio con isotopi di zinco sui fossili mostra la conservazione delle firme alimentari

Lo zinco viene ingerito con il cibo e immagazzinato come oligoelemento essenziale nella bioapatite, la fase minerale dello smalto dei denti. Così, lo zinco ha una migliore possibilità di essere trattenuto per periodi di tempo più lunghi rispetto all'azoto legato al collagene. Il relativo rapporto è derivato dal rapporto di zinco 66 a zinco 64:"In base a questo rapporto possiamo dire quali animali sono erbivori, carnivori o onnivori. Ciò significa che tra i fossili che analizziamo, possiamo identificare e distinguere chiaramente tra carnivori ed erbivori, mentre ci si aspetta che gli onnivori siano nel mezzo, ", afferma Nicolas Bourgon, primo autore dello studio del Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology e studente di dottorato nel gruppo di ricerca di Tütken. La carne magra contiene più zinco-64 rispetto al cibo vegetale. Carnivori, come la tigre, avrà un rapporto più piccolo di zinco-66 a zinco-64, rispetto agli erbivori, come il bufalo d'acqua.

Al fine di escludere alterazioni da fonti esterne sui campioni, i fossili sono stati anche esaminati dal team di Klaus Peter Jochum presso il Max Planck Institute for Chemistry. Non sono state riscontrate modifiche confrontando la concentrazione e la distribuzione di zinco e altri oligoelementi dello smalto dei denti fossili con quelle degli animali moderni utilizzando la spettrometria di massa ICP ad ablazione laser.

Orizzonte temporale da estendere a oltre 100, Fossili di 000 anni

Il metodo dell'isotopo di zinco è stato ora, per la prima volta, applicato con successo ai fossili. "I rapporti degli isotopi di zinco nello smalto fossile della grotta di Tam Hay Marklot suggeriscono un eccellente potenziale di conservazione a lungo termine nello smalto, anche in condizioni tropicali, " riassumono gli autori. Gli isotopi di zinco potrebbero quindi servire come nuovo strumento per studiare la dieta degli umani fossili e di altri mammiferi. Ciò aprirebbe una porta allo studio di periodi preistorici e geologici ben oltre 100, 000 anni fa. Nel futuro, i prossimi obiettivi sono applicare questo metodo per ricostruire i comportamenti alimentari umani. I ricercatori vogliono anche scoprire quanto indietro nel tempo possono andare, applicando il loro nuovo metodo a fossili di mammiferi e dinosauri estinti che hanno milioni di anni.