Muestreo y tratamiento previo del esmalte de los dientes carbonato de carbono estable e isótopos de oxígeno
Summary
Estable análisis de isótopos de carbono y el oxígeno del carbonato del esmalte de dientes humanos y animales se ha utilizado como un proxy para la dieta individual y reconstrucción ambiental. Aquí, ofrecemos una descripción detallada y documentación visual de masa y secuencial del diente esmalte muestreo así como el tratamiento previo de muestras arqueológicas y paleontológicas.
Abstract
Estable análisis de isótopos de carbono y el oxígeno del carbonato del esmalte de dientes humanos y animales se ha aplicado en investigaciones paleoambientales y juegos, paleoecológicos, desde periodos históricos recientes más de 10 millones años atrás. Enfoques a granel proporcionan una muestra representativa para el período de mineralización del esmalte, mientras que las muestras secuenciales dentro de un diente pueden seguir los cambios dietéticos y ambientales durante este período. Mientras que estas metodologías han sido ampliamente aplicadas y descritas en la arqueología, ecología y paleontología, no han sido pautas explícitas para ayudar en la selección de equipo de laboratorio necesario y describir minuciosamente detallada laboratorio muestreo y protocolos. En este artículo se documenta textualmente y visualmente, todo el proceso de muestreo a través de la evaluación pretratamiento y diagenéticos para hacer la metodología más ampliamente disponibles a los investigadores teniendo en cuenta su aplicación en una variedad de entornos de laboratorio.
Introduction
Estables análisis de isótopos de carbono y el oxígeno del carbonato del esmalte de diente se ha utilizado para estudiar más allá de la dieta humana, destete y movilidad, así como fauna dependencia de la vegetación, el movimiento de animales y ganado foddering. Estas aplicaciones han sido ampliamente discutidas y revisado para una variedad de condiciones ambientales que indican los efectos de la aridez local, temperatura, fuentes de agua y vegetación composiciones1,2, 3,4,5,6. La diversidad de posibles aplicaciones en Arqueología y paleontología, así como la buena conservación de carbonato del esmalte de diente, ha hecho un material atractivo para isótopos estables de trabajo3. Métodos de muestreo, tratamiento previo y proyección de la diagénesis se describen brevemente en un número de publicaciones anteriores1,7. Sin embargo, permanecen en gran medida de carácter, especialmente a las personas fuera de los laboratorios de ciencia arqueológica y entre los grupos de laboratorio con financiamiento limitado donde está aumentando el interés en el uso de esta técnica exhaustivas manifestaciones verbales y visuales 5.
Esmalte de los dientes está formada básicamente por cristalitos de hidroxiapatita (bioapatita)8 más grande que las de hueso, haciéndolo más resistente a substituciones iónicas diagenéticos post mortem y contaminación3. Estudios modernos han demostrado que del carbono estable isótopo (δ13C) medidas de fauna diente esmalte confiablemente registro animal dieta y comportamiento9,10. El valor de oxígeno estable isótopo (δ18O) del esmalte de los dientes está determinado por la composición isotópica del oxígeno del agua ingerida, que incluye el agua en plantas y alimentos de origen animal, agua potable, la respiración, así como varios impactos en el agua que puede conducir a mayor fraccionamiento isotópico (e.g., aridez, temperatura, altitud, cantidad de precipitaciones, ubicación continental)11. Esto ha hecho un método popular para la reconstrucción de la dieta y medio ambiente en la investigación paleontológica, arqueológica y paleoecológicas.
El período de formación del esmalte de diente es relativamente corto (años) y varía según el diente siendo muestreado. Para los seres humanos, primer molar esmalte mineraliza entre el nacimiento y los 3 años de edad, premolares mineralizar entre 1,5 y 7 años de edad, segundos molares mineralizar entre 2.5 y 8 años de edad y terceros molares mineralizarse durante la adolescencia, entre 7 y 16 años12 . Dado formas del esmalte de diente progresivamente durante su período de formación, puede ser muestreada a granel en el eje de todo crecimiento o muestrean secuencialmente con el fin de investigar los cambios en la dieta y medio ambiente que han ocurrido durante el período de formación13 . Cambio dietético ordenadas cronológicamente en un diente determinado es observable para los seres humanos y otros animales1,14, proporcionando información sobre la variación inter-anual de la temporada y dieta.
Mientras que el esmalte es generalmente resistente a la diagénesis, isotópicas modificaciones resultantes del entorno funerario son posibles y se han observado15,16, haciendo útil experimentales cheques y opciones de tratamiento previo. Aunque no es el único método disponible, espectroscopia infrarroja de transformación de Fourier (FTIR), particularmente en el modo de transmisión atenuada, ha surgido como un rápido, barato y un método relativamente accesible para evaluar alteración tafonómica en el esmalte de los dientes, particularmente en contextos paleontológicos17,18,19,20. Sin embargo, protocolos detallados y los estándares de grabación siendo relativamente inaccesibles para muchas personas fuera de los campos de la ciencia material o geoquímica.
Tiempos de reacción y los productos químicos empleados por los investigadores en el pretratamiento del esmalte dental también varían considerablemente en la literatura, a menudo con la limitada consideración en cuanto a lo que esta variabilidad puede hacer carbono estable y valores de isótopos de oxígeno de la muestra21 ,22. Aquí, Divulgamos un acercamiento que utiliza diluir ácido acético (0,1 M) para el tratamiento previo de muestras de polvo de esmalte. Sin embargo, dado que las diferencias en las mediciones isotópicas resultantes de tratamiento previo son relativamente de menor importancia para el esmalte de los dientes, es mejor para los investigadores a seguir los protocolos para conjuntos de datos con los que quieren comparar sus datos a11. Además, donde se toman pequeñas muestras secuenciales, particularmente en muestras del Holoceno, tratamiento previo no puede ser elegido (tras pruebas piloto diagenéticas) para evitar el despilfarro de la muestra.
Aunque los métodos que se presenta aquí no están nuevos, a nuestro conocimiento, esta es la primera vez que una exhaustiva documentación escrita y visual de a granel y muestreo secuencial, opciones de pretratamiento y métodos de verificación diagenéticos (en forma de FTIR) diente esmalte se hicieron ampliamente disponible a una audiencia académica variada. Mientras esperamos que nuestros esfuerzos hará que este enfoque más accesible a un mayor número de personas y laboratorios, los investigadores que desean aplicar y publicar esta técnica debe conocer mínimo de informes estándares, consideraciones diagenéticos, y requisitos de presentación en otros lugares ya20, así como la potencial complejidad interpretativa que será única en su región de estudio, taxones analizados y tiempo de período5.
Protocol
Representative Results
Discussion
Los retos de la exitosa toma de muestras (a granel y incremental) de la dentición se basa en el acceso al conocimiento sobre técnicas de perforación y muestra la preparación, junto a la inversión en equipos relativamente baratos. Estos desafíos son fácilmente superables cuando claro las instrucciones están disponibles sobre métodos de muestreo y tratamiento previo. En este artículo, esperamos que han difundido estos de una manera clara y concisa a los investigadores nuevos a estos métodos. Aplicando estos mét…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Nos gustaría agradecer a la sociedad Max Planck para la financiación de esta investigación, así como el reciente ajuste hacia arriba de un laboratorio de isótopos estables en el Departamento de Arqueología, Instituto Max Planck para la ciencia de la historia humana.
Materials
| Dremel Micro | Dremel | https://www.dremel.com/en_US/products/-/show-product/tools/8050-micro | |
| Diamond-tipped drill bit | Dremel | https://www.dremel.com/en_US/products/-/show-product/accessories/7122-diamond-wheel-point | |
| 1.5 mL micro-centrifuge tube | Sigma Aldrich | https://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sigma/t2422?lang=de®ion=DE&gclid=EAIaIQobChMI7pHRpauW2QIV77ftCh1p1wjhEAAYASAAEgKzkvD_BwE | |
| Methanol | Linear Formula: CH3OH | ||
| Acetic Acid | Linear Formula: CH3CO2H | ||
| Dremel rig set-up (workstation) | Dremel | https://www.dremel.com/en_US/products/-/show-product/tools/220-01-workstation | |
| Microcentrifuge | Thermo Scientific | http://www.thermofisher.com/order/catalog/product/75002401 | |
| Mini-centrifuge | Sprout | http://www.heathrowscientific.com/sprout-mini-centrifuge-4 | |
| Freeze drier | Zirbus Technology | http://www.zirbus.com |
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