Una nueva técnica preserva el patrimonio cultural de los artefactos óseos antiguos

Está surgiendo un método innovador desarrollado por un equipo italiano que revolucionará el campo de la arqueología y la datación por radiocarbono y protegerá nuestro patrimonio cultural. Los investigadores lo han utilizado con resultados sorprendentes en huesos arqueológicos, haciendo visible lo «invisible».

Este importante logro -publicado en la revista Communications Chemistry del grupo Nature- es el resultado de un extenso trabajo de investigación coordinado por la profesora Sahra Talamo, en el que colaboraron expertos en el campo de la química analítica de la Universidad de Bolonia y la Universidad de Génova.

El grupo ha desarrollado una nueva técnica de análisis de huesos arqueológicos que, por primera vez, permite cuantificar y mapear en alta resolución la presencia de colágeno, la proteína invisible esencial para la datación por radiocarbono y así obtener nueva información sobre los humanos. evolución.

“Nuestros resultados ofrecerán avances significativos para el estudio de la evolución humana”, dice Talamo, coautor del estudio y director del laboratorio de datación por radiocarbono BRAVHO en la Universidad de Bolonia. “porque podremos minimizar la destrucción de material óseo valioso, que está bajo la protección y valorización del patrimonio cultural europeo y así permitirnos contextualizar el objeto valioso proporcionando una edad de calendario precisa”.

Muchos de los huesos prehistóricos más raros encontrados por los arqueólogos son extremadamente valiosos y se consideran parte de nuestro patrimonio cultural e histórico. Los huesos pueden aportar mucha información sobre la vida de las poblaciones antiguas: lo que comían, sus hábitos reproductivos, sus enfermedades y las migraciones que realizaban. Sin embargo, los huesos no pueden darnos toda la información que tanto anhelamos. Su capacidad para transmitir información está limitada por la cantidad de colágeno almacenado en ellos.

Para combinar la necesidad de preservar al máximo la integridad de los artefactos con la necesidad de realizar análisis de radiocarbono, los investigadores han desarrollado un método innovador que, gracias a una cámara acoplada al infrarrojo cercano, permite detectar el contenido medio de colágeno en las muestras observadas.

“Usamos tecnología de imagen para cuantificar la presencia de colágeno en muestras de hueso de forma no destructiva para seleccionar las muestras (o regiones de muestra) más apropiadas para someterlas a análisis de datación por radiocarbono”, explica Cristina Malegori, primera autora del artículo e investigadora del Departamento. de Farmacia de la Universidad de Génova. “Se utilizaron imágenes hiperespectrales de infrarrojo cercano (HSI) con un modelo quimiométrico para crear imágenes químicas de la distribución de colágeno en huesos antiguos. Este modelo cuantifica el colágeno en cada píxel y, por lo tanto, proporciona un mapeo químico del contenido de colágeno.

Es extremadamente difícil, costoso y requiere mucho tiempo analizar todos los huesos presentes en un sitio arqueológico para la preservación del colágeno y, sobre todo, conduciría a la destrucción de material valioso. De hecho, los fósiles humanos y/o los artefactos óseos son cada vez más raros y valiosos con el tiempo. Debido a la alteración diagenética del colágeno a lo largo del tiempo, se requieren grandes pesos iniciales de hueso paleolítico (≥500 mg de material óseo) para extraer suficiente colágeno para la datación con 14C mediante espectrometría de masas con acelerador (AMS) (retorno mínimo del 1%). Además, muchos de los huesos arqueológicos más valiosos son demasiado pequeños (la información preliminar no destructiva sobre la distribución de colágeno en una muestra de hueso es crucial.

Es en este contexto que la técnica descrita en este estudio realmente brilla, ya que proporciona información sobre la ubicación y el contenido de colágeno todavía presente en una muestra de hueso.

“La cámara de imágenes hiperespectrales de infrarrojo cercano (NIR-HSI) utilizada en el presente estudio es un sistema de barrido lineal (escoba de empuje) que adquiere imágenes químicas en las que, para cada píxel, un espectro completo en el rango espectral de 1000 a Se registran 2.500 nm (infrarrojo cercano)», dice Giorgia Sciutto, coautora del artículo y profesora de Química del Patrimonio Ambiental y Cultural en la Universidad de Bolonia. «El análisis NIR-HSI es completamente no destructivo. El tiempo requerido para el análisis de una sola muestra de hueso es de unos pocos minutos y, por lo tanto, el sistema puede examinar muchas muestras en un solo día para encontrar aquellas adecuadas para el análisis, ahorrando tiempo y dinero y desperdicio innecesario de material valioso, reduciendo drásticamente el tiempo, el costo y la destrucción de valiosos muestras

Esta técnica debería respaldar la selección de muestras para el análisis de radiocarbono en muchos sitios donde los intentos anteriores no han sido posibles debido a la mala conservación.

«Esta nueva técnica permite no solo seleccionar las mejores muestras, sino también elegir el punto de muestreo en las seleccionadas según la cantidad prevista de colágeno», explica Paolo Oliveri, coautor del artículo y profesor del Departamento de Farmacia de la Universidad de Génova. “Este método permite reducir drásticamente el número de muestras destruidas para el análisis de 14C y, dentro del hueso, permite evitar la selección de áreas que pueden tener una cantidad insuficiente de colágeno para la datación. Esto aumenta la preservación de valiosos materiales arqueológicos.

“El potencial del método propuesto en el presente estudio radica en el tipo y cantidad de información que proporciona el modelo predictivo, abordando dos cuestiones fundamentales y complementarias para la caracterización del colágeno en hueso: cuánto y dónde”, explica Cristina Malegori, primera autor del artículo.

Por lo tanto, este enfoque experimental puede proporcionar información cuantitativa relacionada con el contenido promedio de colágeno presente en toda la muestra bajo investigación. El examen puede llevarse a cabo no solo en áreas pequeñas y localizadas (como en el análisis de un solo punto), sino que también puede considerar toda la superficie de la muestra, produciendo así una mayor cantidad de datos y mucho más significativos. Además, la combinación del sistema HSI con la regresión PLS hizo posible, por primera vez, en muestras de huesos antiguos, no solo determinar el contenido total de colágeno sino también localizarlo a una alta resolución espacial (alrededor de 30 um), obtención de resultados químicos cuantitativos. planes

“En lo que respecta al radiocarbono, podríamos recolectar estratégicamente huesos con un alto valor patrimonial. Por ejemplo, conocer la cantidad precisa de colágeno concentrado en una zona concreta del hueso nos permite cortar solo esa parte”, explica Talamo. “Además, cuando la predicción de colágeno muestre que el hueso se ha conservado mal, se puede decidir realizar un pretratamiento suave con 14C para minimizar la pérdida de colágeno durante la extracción”.

En general, esta combinación innovadora e incisiva de exploración espectroscópica NIR-HSI y el método de radiocarbono proporciona, por primera vez, información detallada sobre la presencia de colágeno en los huesos arqueológicos, lo que reduce los costos de laboratorio al no fechar solo materiales adecuados para 14C y aumentar el número. de restos arqueológicos que pueden ser conservados y por lo tanto disponibles para futuras investigaciones.