Lo studio degli elementi in traccia è un lavoro molto lungo e complesso, per trattarlo in modo esauriente ci vorrebbero molte pagine ( la massiccia bibliografia sull'argomento ne è una prova significativa). Per non rendere statica e noiosa la navigazione del sito, abbiamo cercato di estrarre le parti più importanti di un articolo più lungo, argomento di un esame sostenuto da due nostri studenti. Per leggere l'intero articolo cliccate qui. Per scaricarlo in formato .zip visitate la pagina dei download

REVISIONE DELLA ANALISI DI ELEMENTI IN TRACCIA IN OSSA PREISTORICHE

Le ricerche in campo paleonutrizionale stanno, negli ultimi anni, meritando giustamente le attenzioni che non hanno mai avuto.
Il completamento delle due dissertazioni dottorali negli anni Settanta ha segnato l’ inizio di una nuova era nella applicazione antropologica della chimica delle ossa. I pionieri in questione sono Brown (1973) e Gilbert (1975), che per primi hanno dimostrato il potenziale dell’ analisi degli elementi in traccia in un osso umano nell’ ambito della ricostruzione delle diete preistoriche.
Questa pagina fornisce una cornice storica per valutare l’ attuale condizione di questo eccitante, dinamico e controverso campo. Cominciando con una discussione sulla struttura biochimica dell’ osso, vengono esplorati i processi che governano la deposizione degli elementi in un contesto sia di ante che di postmortem, definiti continuum biogenetico-diagenetico.

la natura dinamica dell’osso, caratteristica che può non essere subito evidente visto il suo piuttosto rigido aspetto macroscopico. Questa caratteristica dovrebbe venire sottolineata nella presente discussione, in quanto si riferisce all’ abilità dell’ osso di essere in dinamico rapporto con il suo ambiente immediato. Questo aspetto, insieme alla sua microscopica struttura, è fondamentale per capire la composizione degli elementi dell’ osso, sia in individui viventi che in quelli sepolti nel terreno.
Durante tutta la vita il sistema scheletrico gioca un ruolo vitale nel mantenimento dell’ omeostasi minerale. L’ osso serve essenzialmente come serbatoio minerale, dove gli ioni vengono depositati e rilasciati a seconda delle esigenze fisiologiche. Analogamente altri processi dinamici, quali l’ assorbimento e l’escrezione degli elementi, e condizioni fisiologiche, come la crescita, la gravidanza e l’ allattamento, coagiscono con costituenti dietetici per regolare concentrazioni biogenetiche maggiori e minori di elementi in traccia.
Comunque, l’ osso non è meno dinamico in seguito alla sepoltura nel terreno. Mentre logicamente l’ interazione fisiologica con l’ organismo non è più presente, virtualmente i processi che coinvolgono la chimica dello scheletro e le microstrutture assicurano che lo scambio di elementi tra le ossa e l’ ambiente circostante continueranno. E’ questa propensione allo scambio ionico che rende lo scheletro particolarmente vulnerabile alle alterazioni postmortem della composizione degli elementi attraverso il contatto con diversi terreni. Tali considerazioni mettono in evidenza che, nonostante i fattori esterni specifici, che regolano la composizione degli elementi possano variare a seconda che si tratti di un osso “vivo” o di uno archeologico, c’è quasi inevitabilmente un continuum biogenetico-diagenetico nel quale la composizione chimica del tessuto osseo è continuamente alterata sia in un contesto di ante che di postmortem. Perciò, se i minerali sono fondamentalmente di origine dietetica, fisiologica o diagenetica, la loro presenza nell’ osso è un prodotto dell’ interazione tra le proprietà chimiche del tessuto e il suo contesto ambientale.

CLASSIFICAZIONE E FUNZIONE DEGLI ELEMENTI

Gli elementi presenti nel corpo sono classificati come elementi in maggioranza o in traccia. La loro distinzione dipende dalla loro quantità.
Gli elementi in traccia sono ulteriormente classificati come:
1. Essenziali per la dieta
2. Poco essenziali
3. Non-essenziali
4. Tossici
Spesso la ricerca antropologica prende in considerazione anche alcuni elementi in maggioranza.
Gli elementi in maggioranza includono: idrogeno, calcio, fosforo, ossigeno, potassio, sodio e magnesio.

ELEMENTI ASSUNTI

Le concentrazioni dei vari elementi chimici, è differentemente distribuita fra le varie fonti alimentari. In generale, per esempio, cibi di origine animale, hanno una più alta concentrazione di rame e zinco. Al contrario, elementi come lo stronzio, il manganese, il calcio, ecc., sono contenuti in percentuale maggiore nelle piante. Dalla comparazione di questi due tipi di analisi, si possono ricavare dati sulla paleonutrizione. Per fare ciò bisogna tenere conto, comunque, di molte difficoltà, ad esempio una buona quantità di elementi in traccia può penetrare nel cibo come contaminante attraverso gli utensili da cucina.

PROCESSI DIAGENETICI

Il concetto di diagenesi è stata sviluppata in geologia in riferimento ai molti processi che modificano i sedimenti o le rocce sedimentarie in seguito alla deposizione in acqua. Adattato all’antropologia, il termine è riferito più specificatamente alle alterazioni post mortem nei costituenti chimici dell’osso in seguito alla deposizione nel terreno. La diagenesi è perciò inclusa alla tafonomia ( letteralmente “le leggi della tomba” ) un più ampio campo che evidenzia “tutti gli aspetti del passaggio di un organismo dalla biosfera alla litosfera”. Come il materiale scheletrico entra a contatto con il suolo, la relazione omeostatica che esisteva tra questo tessuto e il vivente, la condizione fisiologica è sostituita da un’interazione ugualmente dinamica tra l’osso e le varie forze geochimiche. In questo ambiente post deposizionale, l’osso può anche acquistare o perdere costituenti chimici.

APPLICAZIONI ANTROPOLOGICHE DELLEANALISI DEGLI ELEMENTI IN TRACCIA

Sin dall’inizio, la maggior parte delle ricerche antropologiche sugli elementi in traccia, ha cercato di evidenziare le sue potenziali applicazioni alla paleonutrizione. Sulla base di ciò, i ricercatori hanno introdotto tre tipi di metodologie di cui ora parleremo ampiamente.

RAPPORTI DI STRONZIO E DI STRONZIO/CALCIO

La determinazione dei rapporti di stronzio e di stronzio/calcio rappresenta la prima applicazione antropologica delle analisi degli elementi in traccia.
Brown, nel 1973, analizzò una serie di reperti scheletrici dai siti archeologici nel Michigan, Illinois, Iran, e Messico. Nonostante le sue ricerche furono in seguito criticate per aver sbagliato ad indirizzare gli effetti dei fattori diagenetici e fisiologici sulle concentrazioni di stronzio dello scheletro, le sue ricerche hanno chiaramente delineato tre potenziali applicazioni delle analisi dello stronzio.
La prima e la più importante si basa sulla comparazione dei livelli di stronzio contenuti nelle ossa umane con i livelli di stronzio contenuti nelle ossa degli animali dello stesso sito, che può determinare le proporzioni delle risorse dietetiche animali e vegetali, i cambi diacronici della dieta, le condizioni socioeconomiche.
Dall’uso delle concentrazioni di Sr e Ca deriva un importante principio : l’organismo prende Sr in quantità che variano inversamente alla loro posizione nella piramide trofica. Mentre le piante assorbono Sr direttamente dal terreno, i mammiferi ottengono tale elemento da risorse secondarie come piante o altri animali. Inoltre, l’assorbimento di Sr nei mammiferi è spesso ridotta da discriminazioni interne contro questo elemento a favore del calcio. Perciò, gli erbivori mostreranno una concentrazione di Sr maggiore di quella dei carnivori, mentre gli onnivori ( fra i quali l’uomo ) presenteranno valori intermedi. Altri studi, evidenziando più direttamente l’abilità dello stronzio di controllare i cambi dietetici nel tempo, hanno paragonato le popolazioni preagricole e agricole del Medio Oriente, così come anche l’ Homo Sapiens arcaico e moderno. Anche se questi ed altri studi sottolineano il potenziale delle analisi dello Sr per capire i cambi dietetici nel passato, essi vanno comunque incontro a varie difficoltà interpretative.

STUDI SUI SINGOLI ELEMENTI

L’elemento studiato è un elemento che è stato in altre circostanze associato ad un disordine o una particolare malattia della popolazione in questione.
Questi fattori, con la virtuale relazione tra nutrizione e malattia, renderebbero le analisi degli elementi in traccia, un’appropriata aggiunta alle investigazioni che interessano la paleonutrizione e la paleopatologia. Molti tentativi del passato di indirizzare la relazione fra le concentrazioni degli elementi e le paleopatologie, hanno messo in evidenza le deficienze primarie degli elementi essenziali alla nutrizione.
L’analisi delle concentrazioni degli elementi nell’osso è stata usata per determinare lo stato di ferro nelle popolazioni del passato. Ad esempio, Fornaciari ha condotto analisi di ferro nell’osso su resti punici di Cartagine per studiare l’eziologie delle “cribra orbitalia”. Gli individui con tali lesioni hanno mostrato un livello significativamente più basso di ferro.
Nonostante la maggiore diffusione di anemia per la mancanza di ferro e l’uso dei livelli di ferro nello scheletro per studiare le “cribra orbitalia”, l’attenzione di molti studi di singoli elementi è rivolta al piombo. La deposizione privilegiata del piombo nel tessuto osseo aumenta la nostra capacità di determinare lo stato del piombo nelle popolazioni passate. Con lo stronzio, il piombo è stato l’elemento più esplorato. Molti ricercatori hanno riportato notevoli successi nello studio del piombo.

INTERESSI METODOLOGICI

Le fasi metodologiche dell’analisi degli elementi seguono una procedura che include:
(1) Campionamento (2) Preparazione dei resti (3) Determinazione e qualificazione dei contenuti chimici (4) Valutazione ed interpretazione.

STRUMENTAZIONE ANALITICA

Le tecniche usate più frequentemente sono la spettroscopia ad assorbimento atomico (AAS), la termo fluorescenza a raggi X (XRF), l’induttività accoppiata al plasma (ICP) o le analisi dell’attivazione strumentale dei neutroni (INAA).

ORIENTAMENTI DI RICERCA,RACCOMANDAZIONI,E CONCLUSIONI.

Lo studio dei processi diagenetici, è chiaramente dominato dalle odierne ricerche antropologiche sugli elementi in traccia, un campo di ricerca che continuerà sicuramente a svilupparsi e ad intensificarsi nel corso della presente decade. La molteplicità, l’imprevedibilità, la natura dinamica dei processi diagenetici, richiede che siano usate diverse prospettive e strategie di ricerca per delineare i metodi più sofisticati per la ricognizione e, dove è possibile, per eludere gli effetti postmortem. Perciò, per capire al meglio gli effetti della diagenesi, dobbiamo coordinare perfettamente il lavoro sul campo e in laboratorio. Bisogna anche considerare che altri processi che operano sul continuum biogenetico diagenetico, hanno bisogno di ulteriori studi. In breve, nonostante il nascente interesse per l’analisi degli elementi, molte importanti direzioni di ricerche, sono state trascurate o le sono state dedicati trattamenti veloci. Queste aree, alcune delle quali sono state delineate nella tabella 2, comprendono schemi per formulare ipotesi e per sperimentare le ipotesi.
Gli studi in laboratorio, potrebbero colmare le molte lacune nella nostra conoscenze della biochimica degli elementi, della deposizione, e del metabolismo. In aggiunta, modelli sperimentali potrebbero essere usati per valutare il grado a cui i livelli degli elementi riflettono il regime dietetico differenziale e i processi fisiologici. Mente la nostra conoscenza sulle associazioni tra dieta, fisiologia e concentrazione degli elementi in traccia è discreta, la nostra conoscenza sulle relazioni tra questi livelli e le condizioni di salute, sono allo stato iniziale. In ultima analisi, gli studi degli elementi in traccia nell’arco dell’ultima decade ci ha insegnato probabilmente più sulla diagenesi che sulle modificazioni dietetiche.