A magasan a környező táj fölé emelkedő Illinois-i Cahokia-halmok állnak a legnagyobb kolumbiai előtti településként, amely a Rio Grande-tól északra épült. A régészek már régóta vitatják a Cahokia-ot otthont adó személyek pontos számát, ám a becslések szerint akár 20 000 is élt a házak százai között és hatalmas közterületeken (köztük egy 45 futballpálya méretű), amelyek a város dombjain 1000-nél tetején voltak. AD Aztán a nem teljesen érthető okokból eltűnt a civilizáció, amely ilyen hatalmas földeszerkezeteket épített. AD 1350-re a régiót nagyrészt elhagyták.
A körülbelül 700 évvel ezelőtt eltűnt város magával ragadó kérdést vet fel a régészek számára: Mi történt a misszippi emberekkel, akik Cahokia-t építették? A rejtély megoldásának kulcsa a kevésbé nyilvánvaló, de ugyanolyan fontos kérdés, hogy a nagy halomváros népessége hogyan változott az idő múlásával.
„A népesség története a régészetben mindig is kissé nehéz és közvetett volt” - mondta AJ White, az UC Berkeley antropológia hallgatója. A kutatók felmérhetik a ház építészetét, becsülhetik meg a házakban élő emberek számát, vagy megnézhetik az olyan tárgyak sűrűségét, mint a fazekasrétegek, vagy akár meg is számolhatják a temetők temetkezéseit (ha vannak ilyenek). De ezek a módszerek proxy mérések, amelyek a becslésen alapulnak. Amit a tudósoknak valóban szükségük van egy olyan vegyületre, amelyet a tájban élő emberek hagytak el, és ez olyan képet mutat, amely a népesség méretét tükrözi, miközben felemelkedett és esett.
Valami olyan, mint egy speciális molekula, amelyet az ember kakukkjában találnak.
Szerzetesek halála, a Cahokia legnagyobb földeszerkezete. (Cahokia Mounts Állami történelmi hely) Csak egy ilyen biomarkerről van szó egy nemrégiben White és kollégái által írt cikkben, amelyet a Journal of Archaeological Science közzétett. A kutatók a koprosztanol - az emberi bélben részben emésztett koleszterin molekula - mérésének hatékonyságát vizsgálták a Cahokia változó populációjának mérésére szolgáló módszerként. Örömükre szolgál, hogy a közeli Patkó-tóból származó üledékmagokból kivont koprosztanol mennyisége szorosan nyomon követhető a régészeti nyilvántartásban megjelölt populációs tendenciákkal.
"A Cahokia eredményei valóban ígéretesek" - mondja Elizabeth Arkush, a Pittsburghi Egyetem régésze. Ez jó jel Arkush saját kutatásának; ő egyike a folyamatban lévő projektek egyik fő kutatójának, amely ugyanazokat a széklet markereket használja a perui népességváltozás tanulmányozására.
Cahokia ideális hely volt a kezdéshez, részben azért, mert annyira széles körben tanulmányozták. A régészeknek már van elképzelésük arról, hogy a népesség hogyan változott az idő múlásával az építészet és műtárgyak maradványainak köszönhetően, még akkor sem, ha nem tudják pontosan meghatározni az ott élő emberek pontos számát. Ezenkívül a Cahokia lakosságának nem voltak háziasított sertései vagy juhok, amelyek szintén koprosztanolt termelnek, és amelyek tudósok becsmérlik az emberi populációt.
White-csoport mintákat vett a tavak üledékéből és az izolált koprostanolból, valamint az epi-koprosztanolnak nevezett vegyületből, amely lebomlik. "Az emberekben a koprostanol a széklet valamivel jelentős összetevője" - mondja White. "A széklet teljes összetételének százalékában kifejezve egy tizedes pontot kell megadni."
Tekintettel arra, hogy az emberi kakukba körülbelül 75% víz van, még a százalék töredéke is teszi a koprosztanolt elég jelentős összetevővé. (Ez egyike azoknak a vegyületeknek, amelyek széklettel idézik a székletüket.) A csoport ezután összehasonlította a két koleszterin mellékterméket egy harmadik molekulával, amely szintén létezik az emberi hulladékban, de eltérő mértékben bomlik. Ezeknek a méréseknek a kombinációja tükrözte Cahokia populációjának több évszázados változásait, és több molekula vizsgálata segített csökkenteni a lebomló vegyületek bizonytalanságát.
A tanulmány a koncepció bizonyítékaként szolgál a széklet módszerének vizsgálatához olyan mérsékelt térségben, mint Cahokia. A koprotanol mérése meglehetősen új módszer a népesség méretének becslésére, és az emberi ürülék biomarkereinek az ősi települések tanulmányozására történő felhasználásának első erőfeszítéseit Norvégia, például Norvégia területén végezték, ahol a hideg hőmérséklet elősegíti a vegyületek megőrzését. White és kollégái örömmel tapasztalták, hogy a Cahokia-ból származó molekulák, amelyekben a hőmérséklet sokkal magasabb, jól megmaradtak, hogy megbecsüljék a városban évszázadokkal ezelőtt élő emberek számát.
"Nem úgy gondolom, hogy ez helyettesíti a korábbi lakosságbecslési módszereket, inkább új módon egészíti ki tudásunkat, ahol a hagyományos módszerek nem képesek" - mondja White.
A technika még mindig rengeteg rokonságot nyújt a kidolgozáshoz. Egyrészről a koprostanol nem bomlik következetes sebességgel, amennyire a tudósok megmondják. Másrészt a koprostanol mennyisége, amelyet egy ember termel, az étrendjétől függ - bár White szerint az ember étrendjének befolyása nem teljesen egyértelmű.
"Ha valaki csak egy hónapig szeretne húst enni, majd bruttó laboratóriumi dolgokat csinálni, majd egy hónapig tofu-t enni, és további bruttó laboratóriumi dolgokat csinálni, akkor nagyon eredményes lenne" - mondja. "De nem tudom, hogy a laboratóriumi vezető nagyon örülne-e, ha javasolnám."
Az emberi széklet-sztanolok képződését, lerakódását és lebontását ábrázoló vázlat. (AJ White és mtsai.) A környezet és az emberi kultúra elemei megváltoztathatják azt is, hogy mennyi ürülék kerül a víztestekbe, ahol a molekulák üledékben maradnak meg. Ha egy közösség a tó közelében helyezkedne el, hegyekkel körülvéve, akkor ez több vízbefolyást és magasabb széklet-biomarkerek jelenlétét jelentené. Másrészről, ha a közösség emberi trágyát műtrágyaként használna, akkor valószínű, hogy kevesebb koprostanol-molekula jelenne meg a tó nyilvántartásában.
Ezek a megfontolások különösen fontosak Arkush és csapata számára, akik hasonló eredmények elérésére törekszenek a Titicaca-tó medencéje körüli Andokban, ahol az emberi jelenlét Kr. E. 5000-re nyúlik vissza. A régió népességének története sokkal bonyolultabb, mint Cahokiaé, számos civilizációt és várost számlálva. Tiwanaku városa volt a régió legnagyobb hatalma a Kr. E. 400-ban, ezt követõen inka érkezett Kr. E. 1450 körül, majd a spanyol hódítók kb.
A perui projekt 2015-ben kezdődött és még mindig a laboratóriumi elemzés szakaszában van, de a csapat sikeresen azonosította a koprosztanolt a tómagokban. A munka bemutatja a korábbi régészeti alapú mérések kiegészítésének módját, például egy hosszú és fárasztó vállalkozást, amelyet teljes lefedettség-felmérésnek hívnak. Ezekben a felmérésekben az embercsoportok egyenes vonalban haladnak, miközben a földre ragasztott szemmel tárgyakat keresnek, majd feljegyzik ezeknek a tárgyaknak a helyét és sűrűségét, hogy összeállítsák az ősi települések térképét.
„Ha szereti sétálni és túrázni, ez egy fantasztikus módszer a napok eltöltésére” - mondja Arkush, de rendkívül nehéz lehet a régióban csak röviden élő nomád lakosság mérése. „Ha kiderül, hogy a sztanolok idővel követik a népességet, akkor sok csodálatos lehetőséget kínál az emberi népesség szintjének megértésére azokon a területeken, ahol ezt régészeti szempontból nehéz megtenni” - olyan helyek vannak, mint a vadászgyűjtők táborai.
A székletbiomarkerek segíthetik a régészeket annak megértésében is, hogy ezek a csoportok milyen intenzíven használtak háziállatokat, például lámakat, mivel az állatok ürülékében az egyedi biomarkerek is azonosíthatók. Az apró molekulák mindegyik ókori kakukból való kivonása azonban hosszú folyamat.
„Ha egy mintát friss üledékből egészen annak elemzéséig vennénk, akkor egy hétre lenne szükség” - mondja Josef Werne, a biogeokémikus, aki szintén a perui projektnél dolgozik. A csapatnak mintegy 30 mintája van a régió három tójának (Umayo, Arapa és Orurillo) mindegyikéből, ami sok órát jelent, hogy az üledékeket különféle gépeken helyezzük el és az eredményeket elemezzük.
Ezen munka elvégzése után számos változó bonyolíthatja a képet a széklet biomarkerek tanulmányozásakor. A perui végső eredmények remélhetőleg új eszközt kínálnak a térségben élő emberek áramlásának tanulmányozásához, semmilyen konkrét település abszolút létszáma helyett. De ahogy a székletmaradványok katalógusa növekszik, az emberi hulladék melléktermékei talán annyit fognak mondani nekünk a történelmi lakosságról, mint az eltemetett házak és edények.
„Óvatosan optimista vagyok” - mondja Werne munkájukról. Még sok tennivaló van ahhoz, hogy a perui csapat készen álljon az eredmények közzétételére, de ha az eredmények ugyanolyan ígéretesek, mint a Cahokia-tanulmány, akkor a régészet jövőjében rengeteg ősi kakas lehet.
