Возвышаясь высоко над окружающим пейзажем, Кохокия Курганы в Иллинойсе являются крупнейшим доколумбовым поселением, построенным к северу от Рио-Гранде. Археологи долго обсуждали точное число людей, которые называли Кахокию своим домом, но, по оценкам, до 20000 человек жили среди сотен домов и огромных площадей (включая одно размером с 45 футбольных полей), которые превышали городские курганы около 1000 Затем, по не совсем понятным причинам, цивилизация, построившая такие массивные земляные сооружения, исчезла. К 1350 году регион был в основном заброшен.
Город, который исчез около 700 лет назад, представляет собой интересный вопрос для археологов: что случилось с миссисипским народом, который построил Кахокию? Ключом к разгадке этой загадки является менее очевидный, но не менее важный вопрос о том, как население великого курганного города менялось с течением времени.
«Изучение истории популяций в археологии всегда было немного трудным и косвенным», - говорит AJ White, аспирант по антропологии в Калифорнийском университете в Беркли. Исследователи могут обследовать домашнюю архитектуру и оценить количество людей, живущих в домах, или посмотреть на плотность артефактов, таких как фрагменты керамики, или даже подсчитать захоронения на кладбищах (когда они существуют). Но эти методы являются косвенными измерениями, которые основаны на оценке. Что действительно нужно ученым, так это соединение, оставленное людьми, живущими в ландшафте, которое может отражать размер населения по мере его роста и падения.
Что-то вроде особой молекулы, найденной в человеческом корме.
Курганы монахов, самое большое земляное сооружение в Кахокии. (Государственный исторический памятник Кахокия Маунтс) Именно такой биомаркер является предметом недавней статьи, написанной Уайтом и его коллегами и опубликованной в журнале археологических наук . Исследователи рассматривали эффективность измерения копростанола - молекулы частично переваренного холестерина, вырабатываемого в кишечнике человека, - как способ измерения изменяющейся популяции Cahokia. К их удовольствию, количество копростанола, извлеченного из донных отложений, взятых из близлежащего озера Подкова, близко отслеживается с тенденциями численности населения, указанными в археологических данных.
«Результаты Cahokia действительно многообещающие», - говорит Элизабет Аркуш, археолог из Университета Питтсбурга. Это хороший знак для собственных исследований Аркуша; она является одним из главных исследователей в текущем проекте по использованию тех же фекальных маркеров для изучения изменений в популяции в Перу.
Кахокия была идеальным местом для начала, отчасти потому, что она была так тщательно изучена. Археологи уже имеют представление о том, как население менялось с течением времени благодаря остаткам архитектуры и артефактов, даже если они не могут точно определить точное количество людей, живущих там. Кроме того, у жителей Кахокии не было одомашненных свиней или овец, которые также производят копростанол и могут исказить результаты исследований человеческой популяции.
Группа Уайта взяла пробы из кернов озерного осадка и изолировала копростанол, а также соединение, которое оно разлагает, называемое эпи-копростанол. «У людей копростанол является довольно важным компонентом кала», - говорит Уайт. «Десятичный знак в процентах от общего состава стула».
Учитывая, что в корме для человека содержится около 75 процентов воды, даже доля процента делает копростанол довольно важным компонентом. (Это также одно из соединений, которое придает фекалиям резкий запах.) Затем команда сравнила два побочных продукта холестерина с третьей молекулой, которая также существует в человеческих отходах, но разлагается с различной скоростью. Комбинация этих измерений отразила изменения в населении Кахокии за несколько столетий, а изучение нескольких молекул помогло уменьшить неопределенности, возникающие в результате разложения соединений.
Исследование служит подтверждением концепции тестирования фекального метода в умеренном регионе, таком как Кахокия. Измерение копротанола является довольно новым методом оценки размеров популяции, и первые попытки использовать биомаркеры фекалий человека для изучения древних поселений были проведены в таких местах, как Норвегия, где низкие температуры помогают сохранить соединения. Уайт и его коллеги были рады обнаружить, что молекулы из Кахокии, где температура значительно выше, были достаточно хорошо сохранены, чтобы оценить количество людей, живущих в городе сотни лет назад.
«Я не считаю это чем-то, что заменит прежние методы оценки населения, а скорее может дополнить наши знания новым способом, которого традиционные методы не могут», - говорит Уайт.
У техники все еще есть много перегибов, чтобы выработать. Во-первых, копростанол не разрушается с постоянной скоростью, насколько ученые могут сказать. С другой стороны, количество копростанола, которое производит отдельный человек, зависит от его рациона, хотя Уайт говорит, что влияние диеты человека не совсем ясно.
«Если бы кто-то хотел просто есть мясо в течение месяца, а затем делать какие-то грубые лабораторные вещи, а затем есть тофу в течение месяца и делать больше грубых лабораторных вещей, это было бы очень продуктивно», - говорит он. «Но я не знаю, будет ли руководитель лаборатории очень счастлив, если я предложу это».
Схематическое изображение образования, отложения и деградации человеческих фекальных станолов. (AJ White и др.) Элементы окружающей среды и человеческая культура также могут изменить количество фекалий, попадающих в водоемы, где молекулы сохраняются в отложениях. Если сообщество расположено рядом с озером и окружено холмами, это может означать увеличение стока в воду и более высокий уровень фекальных биомаркеров. С другой стороны, если бы сообщество использовало человеческий навоз в качестве удобрения, скорее всего, в записи озера было бы меньше молекул копростанола.
Эти соображения особенно важны для Аркуша и ее команды, которые работали над достижением аналогичных результатов в Андах вокруг бассейна озера Титикака, где присутствие человека восходит примерно к 5000 г. до н.э. История населения региона намного сложнее, чем что из Кахокии, учитывая многочисленные цивилизации и города. Город Тиуанако был главной силой региона в 400 году нашей эры, за которым последовало прибытие инков около 1450 года нашей эры, а затем испанские конкистадоры примерно в 1500 году нашей эры.
Проект в Перу начался в 2015 году и все еще находится на стадии лабораторного анализа, но команда успешно определила копростанол в ядрах озера. Работа представляет собой способ дополнить предыдущие измерения, основанные на археологии, такие как длительное и трудное начинание, известное как полный охват исследования. В этих опросах группы людей ходят по прямым линиям, склеив глаза на землю в поисках артефактов, а затем записывают местоположение и плотность этих артефактов, чтобы построить карту древних поселений.
«Если вы любите гулять и ходить в походы, это замечательный способ провести свои дни», - говорит Аркуш, но может быть чрезвычайно трудно измерить кочевое население, которое жило в регионе ненадолго. «Если окажется, что станолы отслеживают популяцию с течением времени, то это открывает множество прекрасных возможностей для понимания уровня человеческой популяции в районах, где это трудно сделать археологически» - в местах, подобных лагерям охотников-собирателей.
Фекальные биомаркеры также могут помочь археологам понять, насколько интенсивно эти группы использовали одомашненных животных, таких как ламы, поскольку также можно идентифицировать уникальные биомаркеры в экскрементах животных. Но вытягивание крошечных молекул из всего этого древнего пу - длительный процесс.
«Чтобы взять один образец из свежего осадка и получить возможность его анализа, вам потребуется неделя», - говорит Йозеф Верне, биогеохимик, также работающий над проектом в Перу. Команда имеет около 30 образцов из каждого из трех озер в регионе (Умайо, Арапа и Орурилло), что приводит к тому, что много часов проходит через осадки через различные машины и анализирует результаты.
Даже после всей этой работы многочисленные переменные могут усложнить картину при изучении фекальных биомаркеров. Надеемся, что окончательные результаты в Перу предложат новый инструмент для изучения потока людей по всему региону, а не абсолютную численность какого-либо конкретного населенного пункта. Но по мере роста каталога остатков фекалий, возможно, побочные продукты человеческих отходов расскажут нам столько же об историческом населении, сколько и погребенные дома и початки.
«Я осторожно оптимистичен», - говорит Верне об их работе. Предстоит еще многое сделать, прежде чем команда Перу будет готова опубликовать какие-либо результаты, но если результаты будут такими же многообещающими, как исследование Кахокии, в будущем археологии может появиться множество древних пони.
