Rekonstruering af fossile hvirveldyrs kost

Paleodietære undersøgelser af fossiloptegnelsen hæmmes af mangel på pålidelige og utvetydige sporstoffer. Forskere fra MPI for Evolutionær Antropologi, MPI for Chemistry og Johannes Gutenberg University (JGU) i Mainz har nu testet en ny metode, isotopanalysen af ​​zinkisotoper fra tandemaljen på fossile pattedyr, og fandt, at det var velegnet til at udvide vores viden om kostvaner til fossile mennesker og andre pleistocæne pattedyr.

Oplysninger om, hvad menneskelige forfædre spiste, er hovedsageligt baseret på kulstof- og nitrogenisotopanalyser af det strukturelle protein kollagen i knogler og dentin. Nitrogen isotopanalyse, i særdeleshed, hjælper videnskabsmænd med at afgøre, om dyre- eller planteføde blev indtaget. Siden kollagen, ligesom proteiner generelt, er ikke let at bevare, denne metode kan ikke bruges til at undersøge hvirveldyrsfossiler ældre end omkring 100, 000 år. Denne tidsramme er ofte reduceret til kun et par tusinde år i tørre eller fugtige tropiske områder som Afrika og Asien, som betragtes som nøgleområder for menneskelig evolution, og er derfor af særlig interesse for videnskaben. Nye metoder - såsom zinkisotopanalyse - begynder nu at åbne nye forskningsperspektiver.

Zinkisotoper tjener som indikatorer for forbrugt fødevaretype

Forskerne analyserede forholdet mellem to forskellige zinkisotoper i tandemaljen hos fossile pattedyr, som først for nylig var blevet opdaget i en hule i Laos. Disse fossiler stammer fra det sene Pleistocæn, mere præcist fra omkring 13, 500 til 38, 400 år siden. I 2015 i Tam Hay Marklot-grotten i det nordøstlige Laos, videnskabsmænd fandt fossiler af forskellige pattedyr, inklusive vandbøfler, næsehorn, vildsvin, hjort, bjørne, orangutanger og leoparder. "Grotten ligger i en tropisk region, hvor organiske materialer såsom kollagen generelt er dårligt bevaret. Det gør den til et ideelt sted for os at teste, om vi kan bestemme forskellene mellem planteædere og kødædere ved hjælp af zink-isotoper, " siger studieleder Thomas Tütken, professor ved JGU's Institut for Geovidenskab.

Første undersøgelse med zinkisotoper på fossiler viser bevarelse af fødevaresignaturer

Zink indtages sammen med mad og opbevares som et væsentligt sporstof i bioapatitten, mineralfasen af ​​tandemaljen. Dermed, zink har større chance for at blive tilbageholdt over længere tid end det kollagenbundne nitrogen. Det relevante forhold er afledt af forholdet mellem zink 66 og zink 64:"På grundlag af dette forhold kan vi fortælle, hvilke dyr der er planteædere, kødædende eller altædende. Det betyder, at blandt de fossiler, vi analyserer, vi kan identificere og tydeligt skelne mellem kødædere og planteædere, mens altædende forventes at være imellem, " siger Nicolas Bourgons førsteforfatter til undersøgelsen fra Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology og ph.d.-studerende i Tütkens forskningsgruppe. Magert kød indeholder mere zink-64 end planteføde gør. Kødædere, som tigeren, vil have et mindre forhold mellem zink-66 og zink-64, sammenlignet med planteædere, som vandbøflen.

For at udelukke ændringer fra eksterne kilder på prøverne, fossilerne blev også undersøgt af teamet af Klaus Peter Jochum ved Max Planck Institute for Chemistry. Der blev ikke fundet nogen ændringer, når man sammenlignede koncentrationen og fordelingen af ​​zink og andre sporelementer af fossil tandemalje med dem hos moderne dyr ved hjælp af laserablation ICP-massespektrometri.

Tidshorisont skal udvides til over 100, 000 år gamle fossiler

Zinkisotopmetoden er nu - for første gang - blevet anvendt med succes på fossiler. "Zinkisotopforholdene i fossil emalje fra Tam Hay Marklot-hulen tyder på et fremragende langsigtet bevaringspotentiale i emalje, selv under tropiske forhold, " opsummere forfatterne. Zinkisotoper kunne således tjene som et nyt værktøj til at studere fossile menneskers og andre pattedyrs kost. Dette ville åbne en dør til studiet af forhistoriske og geologiske perioder langt over 100, 000 år siden. I fremtiden, de næste mål er at anvende denne metode til at rekonstruere menneskelig kostadfærd. Forskerne vil også finde ud af, hvor langt tilbage i tiden tilbage i tiden, de kan gå, ved at anvende deres nye metode på fossiler af uddøde pattedyr og dinosaurer, der er millioner af år gamle.