מה שאומרים חלבונים קדומים על ארוחות ימי הביניים האמיתיות

על ידי ניתוח איזוטופים וגם חלבונים עתיקים משיניים ועצמות, מדענים חשפו מה אנשים באירופה מימי הביניים באמת אכלו, והדגישו את התפקידים הנסתרים של קטניות ודגי מים מתוקים בתזונה יומית.

מחקר: שחזור תזונה מימי הביניים באמצעות שילוב של ניתוחים איזוטופיים ויציבים פרוטאומיים משני אתרי קבורה אירופיים. קרדיט תמונה: Dawid K צילום / Shutterstock

במחקר שפורסם לאחרונה בכתב העת דוחות מדעייםהחוקרים שיחזרו הרגלים תזונתיים היסטוריים באמצעות ניתוחי איזוטופ פרוטאומיים ויציבים.

מחקרים פלודיאטריים יכולים לשחזר את חיות החיים ההיסטוריות של בני האדם. ניתוח איזוטופי יציב משמש לחקר הסביבה, הדיאטה והניידות האנושית. ערכי איזוטופ יציבים של אלמנטים ביו (פחמן, מימן, גופרית, חנקן וחמצן) ברקמות הגוף קשורים להרכב התזונה של אנשים. באמצעות ערך איזוטופ פחמן יציב (Δ13C), ניתן להסיק את תוכן C3 לעומת צמחי C4 ואינדיקציות למקורות יבשתיים לעומת ים בתזונה.

ערכי איזוטופ חנקן יציבים (Δ15N) קשורים למקורם וכמות חלבון בעלי החיים התזונתיים. בנוסף, ערכי איזוטופ גופרית יציבים (Δ34S) מספקים עדות להשפעות ימיות, כמו משקעים ממוצא ימי, אפקט ריסוס הים ומוצרי ים. אמנם ניתוח איזוטופי יציב יכול לשחזר דיאטות היסטוריות ועתיקות, אך יש לו מגבלות בעת זיהוי סוגי מזון ספציפיים ואינו יכול לאתר באופן אמין רכיבים תזונתיים מסוימים, כמו קטניות או צריכת דגים בינונית. עם זאת, ניתוחים ביו -מולקולריים, כמו פרוטאומיקה, יכולים לספק תמונה מפורטת יותר של תזונה עתיקה על ידי זיהוי מיני צמחים ובעלי חיים ספציפיים שנצרכו.

על המחקר

במחקר הנוכחי, החוקרים כיוונו לשחזר הרגלי תזונה היסטוריים באמצעות ניתוח איזוטופי יציב ופרוטאומיקה עתיקה. הם כללו אוספים אנתרופולוגיים מבית בית הקברות באאר בקנטון זוג, שוויץ, ובית הקברות הנזיר דלהיים בצפון ריין-ווסטפאליה, גרמניה, המתוארכת למאה ה -7 לספירה והמאה ה -9 עד ה -12 לספירה, בהתאמה. ניתוח איזוטופי יציב בוצע על דגימות עצם מ -11 אנשים ודגימות שיניים משמונה אנשים מדלהיים.

דגימות חישוב שיניים היו זמינות גם לניתוח איזוטופ לאחר הכנת הדגימה לפרוטאומיקה. דגימות החישוב והקולגן שהתקבלו שימשו למדידת האיזוטופים היציבים של פחמן, גופרית וחנקן באמצעות ספקטרומטר מסה של יחס איזוטופ. בסך הכל, 52 דגימות חישוב שיניים משני האתרים היו נתונים לניתוח פרוטאומי עתיק. עם זאת, בגלל שימור לקוי, רק 37 דגימות עברו בדיקת איכות, כאשר 15 דגימות לא נכללו מהניתוח העיקרי.

חלבונים חולצו, ובוצע ניתוח ספקטרומטריה המונית. הוערכו פפטידים תזונתיים, וחיפשו התאמות ספקטרום פפטיד (PSM) כנגד מסד הנתונים של נוקליאוטידים מתורגמים באמצעות כלי חיפוש יישור מקומי בסיסי (BLAST). זיהוי פפטיד חיובי הושג כאשר נצפו כיסוי של 100% פפטיד והומולוגיה של 100% לחלבון התזונתי הרצוי.

ממצאים

התשואות הקולגן של דגימות העצם והדנטין מדלהיים נעו בין 7.4% ל 15.8% ו -6.8% ל 17.7% בהתאמה. תשואת הקולגן הגבוהה ויחסי C/N טוחנים הצביעו על שימור קולגן טוב ללא שום עדות להשפלת מיקרוביולוגית או קולגן של חלבון יליד. ערכי הקולגן העצם הממוצע Δ13C, Δ15N ו- Δ34S היו -20 ‰, 10 ‰ ו- 9.4 ‰, בהתאמה.

ערכי הקולגן השיניים הממוצע Δ13C, Δ15N ו- Δ34S היו -20.1 ‰, 10.1 ‰ ו- 8.6 ‰, בהתאמה. לעומת זאת, דגימות חישוב שיניים נבדלו מדגימות קולגן, עם ערכי ממוצע Δ13C, Δ15N ו- Δ34S של -22.4 ‰, 10.6 ‰ ו- 6.8 ‰, בהתאמה. ערכי Δ13C של חישוב, עצם ודנטין היו שונים באופן משמעותי.

חשוב לציין כי החוקרים הגיעו למסקנה כי חישוב שיניים אינו מניב אותות איזוטופיים אמינים לשחזור תזונתי בגלל השונות המובנית והרכבו המורכב. ערכי ה- Δ34s המוגדלים שנצפו משקפים ככל הנראה משקעים ימיים גיאולוגיים מקומיים מרמת Paderborn ולא מצריכת דגים ימיים.

בסך הכל זוהו 16 חלבונים תזונתיים (124 psms, 34 פפטידים ייחודיים) מ -15 אנשים; שניים ממוצא בעלי חיים ו -14 היו ממקורות צמחיים. Fabaceae הייתה המשפחה הצמחית המייצגת ביותר, שהתגלה רק אצל אנשים מדלהיים. זוהו חמישה חלבוני זרעים: Legumin A, Vicilin, Convicilin, P54 ו- Legumin J.

שבעה פפטידים ייחודיים היו ספציפיים לשבט Fabeae, ו -15 היו ספציפיים לאפונה ירוקה (פיזום סאטיבן). זיהוי חלבוני אפונה ירוקה הוא משמעותי במיוחד מכיוון שחלבוני צמחים, במיוחד מקטניות, מתאוששים לעיתים רחוקות מהקשרים ארכיאולוגיים. שימור חלבוני קטניות אלה עשוי להיות משופר על ידי המבנה הכדורי שלהם, עם סידורים רבעוניים קומפקטיים וקשרים דיסולפידים המספקים יציבות בסביבות ארכיאולוגיות.

זוהו גם פסאודו-קרה (צמחי C4) ודגנים (צמחי C3) בדגימות משני האתרים על בסיס חלבון פיתוח צמח אחד ושלושה חלבונים לא מאופיינים.

אצל אנשים דלהיים, זוהו שלושה פפטידים ייחודיים (14 psms) כספציפיים לאורז, דוחן וחיטה נפוצה. התגלו גם עדויות לצריכת תרד, המתיישרות עם רישומים היסטוריים של גידולה באירופה מימי הביניים.

אצל אנשים באאר, שני פפטידים ייחודיים (שבעה PSMs) היו ספציפיים לשעורה ולחיטה. חמישה חלבונים היו שייכים לצמחים אחרים. התגלו שני חלבונים מן החי (חלבוני דגים וחלב). חלבון הדגים (פפטיד אחד ייחודי, 10 psms) היה ספציפי למוט האירופי והתגלה באדם אחד מבאר וארבעה מדלהיים.

זיהוי מוט מים מתוקים עוזר להבהיר שערכי האיזוטופ הגופרית המוגבהים היו ממוצא גיאולוגי ולא תזונתי. חלבון החלב (פפטיד אחד ייחודי, 2 psms) היה β-lactoglobulin, שנמצא באדם אחד מבאר.

ראוי לציין כי למרות עדויות איזוטופיות המצביעות על צריכת חלבון מן החי היבשתי, לא זוהו חלבונים ממקורות בעלי חיים יבשתיים (שרירים, דם או חלב) בדגימות הדלהיים, והדגישו את האופי המשלים של גישות אנליטיות אלה.

מסקנות

לסיכום, המחקר ביצע ניתוחי איזוטופ יציבים פחמן, גופרית וחנקן על דגימות חישוב עצם, שיניים ושיניים משתי אוכלוסיות אירופאיות מימי הביניים. הניתוח המשולב של חלבונים עתיקים ואיזוטופים יציבים סיפק גישה משלימה לשחזור תזונה אנושית היסטורית. כל שיטה התייחסה למגבלות של האחר: ניתוח איזוטופי יציב סיפק דפוסי תזונה רחבים, ואילו פרוטאומיקה אפשרה זיהוי ברמת המינים.

הממצאים מצביעים על כך שאוכלוסיית דלהיים הסתמכה בעיקר על צריכת צמחים וחלבוני בעלי חיים יבשתיים.

בעוד שנתוני איזוטופ יציבים לא יכלו לספק עדות ברורה לצריכת קטניות או דגים, נתונים פרוטאומיים אישרו את נוכחותם של שניהם בתזונה. מסות מזוהות כללו מוטות אירופיות, חיטה נפוצה, אפונה ירוקה, דוחן ושעורה.

ממצאים אלה תואמים את הידע ההיסטורי בתזונה מימי הביניים, בהן קטניות שימשו מקורות חלבון מכריעים לקבוצות סוציו -אקונומיות נמוכות יותר, ודגי מים מתוקים, כמו מטה, נצרכו בדרך כלל, במיוחד בתקופות צום דתיות בהן נאסר בשר יבשתי.

המחקר חשף גם שיקולים מתודולוגיים קריטיים, כולל חוסר אמינות של חישוב שיניים לשחזור תזונתי איזוטופי ואתגרים של שימור חלבונים דיפרנציאלי בדגימות ארכיאולוגיות. החוקרים ציינו כי היעדרם של חלבונים תזונתיים אינו אומר בהכרח כי המזונות הללו לא נצרכו, שכן התאוששות החלבונים תלויה בתנאי השימור ובמגבלות מסד הנתונים.

המחקר ממליץ כי מחקר עתידי צריך ליישם פרוטוקולי טיהור מחמירים יותר, לתקנן את נהלי הערכת השימור ולשקול את תפקידם של מבנים משניים וחלבונים שלישוניים בשימור כדי לשפר את האמינות והפרשנות של נתונים פרוטאומיים עתיקים.

בסך הכל, המחקר מקים את היסודות לניתוחים בינתחומיים נוספים לבניית תמונה מדויקת ומפורטת יותר של אורך החיים של אוכלוסיות עתיקות והיסטוריות.