Nanostruktur på 5, 000 år gammel mumiehud afslører indsigt i mumifikationsprocessen

(PhysOrg.com) -- Ved at bruge banebrydende mikroskopiteknikker, forskere har fået indsigt i, hvordan menneskelige mumier kan være særdeles velbevarede i tusinder af år. Et team af forskere fra Tyskland og Italien har undersøgt hudprøver fra Europas ældste naturlige mumie, de 5, 300 år gammel "Iceman", der blev begravet i en gletsjer kort efter døden i Otzal Alperne mellem Italien og Østrig. Forskerne fandt ud af, at den underliggende struktur af mumiens hud stort set er uændret sammenlignet med huden på et moderne levende menneske, sandsynligvis bevare sin beskyttende funktion på grund af dehydrering.

Da ismanden blev opdaget af turister i 1991, man troede først, at det velbevarede lig var et moderne lig. Efter at forskerne indså, at liget var en 45-årig mand (muligvis en hyrde), der levede i kobberalderen, fortsat forskning har afsløret et væld af oplysninger om neolitisk kultur i regionen. Selvom ismanden kunne være død af en række årsager, undersøgelser har antydet, at han blev dræbt af en pilespids, der trængte ind i hans krop under venstre skulderblad og forårsagede alvorlige indre blødninger. Han havde også stiktraume på højre hånd og et blåt mærke i hovedet, der muligvis skyldtes et slag i hovedet.

Siden ismandens opdagelse, undersøgelser ved hjælp af optiske og scanningselektronmikroskoper har afsløret, at mens epidermis (ydre lag af huden) mangler, det resterende mumificerede hudkollagen er ekstremt holdbart. Imidlertid, den underliggende årsag til holdbarheden er stort set uklar. I den aktuelle undersøgelse, forskerne har undersøgt tre hudprøver fra Iceman ved hjælp af atomkraftmikroskopi (AFM) og Raman-spektroskopi for at forsøge at forstå, hvordan den mumificerede hud er så velbevaret. Disse teknikker gjorde det muligt for forskerne at undersøge hudens kollagen nanostruktur og molekylære struktur.

I deres undersøgelser, forskerne opdagede, at mumiens hud og de seneste hudprøver var meget ens. Blandt deres resultater var, at begge prøver indeholdt de periodiske båndmønstre i nanoskala, der er karakteristiske for kollagenfibriller. Også, Raman-spektroskopi-analysen viste, at de gamle og nyere hudspektre var meget ens, hvilket indikerer, at den molekylære struktur af mumiens hud stort set var uændret.

Imidlertid, ved at udføre AFM nanoindentationseksperimenter, forskerne fandt ud af, at den mumificerede hud havde et lidt højere Youngs modul, hvilket betyder, at den var lidt mindre elastisk og stivere end nyere hud. Som forskerne forklarer, den mest sandsynlige årsag til denne øgede stabilitet af det mumificerede kollagen er dehydrering ved frysetørring. Dehydrering kan have resulteret i tættere pakkede fibrilstrukturer, hvilket fører til oprettelsen af ​​yderligere tværbindinger mellem subfibrillerne. På denne måde den dehydrerede hud kunne bevare sin beskyttende funktion og fortsætte med at forhindre vævsnedbrydning.

"Det vigtigste resultat af vores undersøgelse er, at type I kollagen i den mumificerede hud af Iceman beholdt sin struktur og dermed bevarede sin beskyttende funktion (mod ydre påvirkninger, såsom UV-bestråling, fryse-tø skader, eller mikrobiologisk nedbrydning), der muliggør kontinuerlig vævsbevarelse i 5300 år, " Marek Janko, medforfatter fra Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) München og European Academy of Bolzano (EURAC), fortalte PhysOrg.com. "Men den dækker også vigtige aspekter af kollagenstruktur og mekanisk egenskabsanalyse og giver vigtig indsigt i mekanistiske detaljer om mumifikationsprocessen, udvidelse af tidligere arbejde af Schweitzer, Lingham-Soliar, Williams, Hess og andre."

Samlet set, forskernes resultater understøtter teorien om, at ismanden var dækket af sne og is umiddelbart efter sin død, og - bortset fra nogle få optønings- og genfrysningscyklusser - forblev sandsynligvis frosset i størstedelen af ​​tiden indtil hans opdagelse. Resultaterne kan også have betydning på forskellige områder, som Robert Stark, medforfatter fra LMU München, forklaret.

"Tit, mumier er en uvurderlig kulturarv, fordi de fortæller os meget om liv og død i tidligere tider, " sagde Stark. »Der er forskellige måder at mumificere et lig på. Eksempler inkluderer procedurerne brugt af de gamle egyptere, metoderne, der blev brugt til at bevare Rosalia Lombardo (som betragtes som en af ​​de smukkeste mumier) eller ismanden."

"Sidst men ikke mindst, Janko tilføjede, "Vores opdagelse af, at dehydrering af kollagenet kan forårsage en stigning i kollagenfibrillernes elasticitet, kan have passende anvendelser i kirurgi, hvor der er behov for kollagenvæv med ønskede mekaniske egenskaber."

Copyright 2010 PhysOrg.com.
Alle rettigheder forbeholdes. Dette materiale må ikke offentliggøres, udsende, omskrevet eller omdistribueret helt eller delvist uden udtrykkelig skriftlig tilladelse fra PhysOrg.com.