Campionamento e pretrattamento dello smalto dei denti carbonato per carbonio stabile e analisi di isotopi di ossigeno
Summary
Analisi di isotopi stabili carbonio e ossigeno di carbonato di smalto del dente umano e animale sono stato utilizzato come proxy per dieta individuale e di ricostruzione ambientale. Qui forniamo una descrizione dettagliata e documentazione visiva di massa e sequenziale del dente smalto campionamento, come pure il pretrattamento dei campioni paleontologici e archeologici.
Abstract
Stabile analisi di isotopi di carbonio e ossigeno di carbonato di smalto del dente umano e animale sono stato applicato nella ricerca paleoambientali e paleodietary, paleoecological, periodi storici risale a più di 10 milioni anni fa. Approcci alla rinfusa forniscono un campione rappresentativo per il periodo di mineralizzazione dello smalto, mentre campioni sequenziali all’interno di un dente possono monitorare cambiamenti dietetici e ambientali durante questo periodo. Mentre queste metodologie sono stati ampiamente applicate e descritte in archeologia, ecologia e paleontologia, non ci sono stati nessun linee guida esplicite per aiutare nella scelta delle attrezzature di laboratorio necessarie e per descrivere accuratamente il campionamento laboratorio dettagliate e protocolli. In questo articolo, abbiamo documento testualmente e visivamente, l’intero processo dal campionamento attraverso lo screening di pretrattamento e diagenetiche per rendere la metodologia più ampiamente disponibili ai ricercatori considerare la sua applicazione in una varietà di regolazioni del laboratorio.
Introduction
Analisi stabile degli isotopi di carbonio e ossigeno di carbonato dello smalto del dente è stato utilizzato per studiare passato ingestione dietetica umana, lo svezzamento e mobilità, così come affidarsi faunistica di vegetazione, il movimento di animali e bestiame foddering. Queste applicazioni sono state ampiamente discusse e recensione per una varietà di condizioni ambientali che indica gli effetti dell’aridità locale, temperatura, fonti d’acqua e vegetazione composizioni1,2, 3,4,5,6. La diversità delle potenziali applicazioni in archeologia e paleontologia, così come la buona conservazione del carbonato di smalto del dente, ha reso un materiale molto interessante per isotopo stabile lavoro3. Metodi di campionamento, pretrattamento e diagenesi screening sono brevemente descritti in una serie di precedenti pubblicazioni1,7. Tuttavia, rimangono in gran parte non disponibile, in particolare a persone di fuori di laboratori di scienza archeologica e tra gruppi di laboratorio con risorse limitate, dove sta aumentando l’interesse nell’uso di questa tecnica approfondite dimostrazioni verbali e visive 5.
Lo smalto dei denti è principalmente costituito da idrossiapatite (bioapatite) cristalliti8 più grande di quelli in osso, rendendolo più resistente a sostituzioni ionico diagenetiche post mortem e contaminazione3. Studi moderni hanno dimostrato che carbonio stabile dell’isotopo (δ13C) misure del dente faunistica dello smalto in modo affidabile record animale dieta e comportamento9,10. Il valore di isotopo (δ18O) ossigeno stabile dello smalto dei denti è determinato dalla composizione isotopica dell’ossigeno dell’acqua ingerita, che include l’acqua nella pianta e alimenti di origine animale, acqua potabile, respirazione, nonché vari impatti ambientali sull’acqua che può portare a ulteriore frazionamento isotopico (ad es., aridità, quantità di precipitazioni, temperatura, altitudine, posizione continentale)11. Questo ha reso un metodo popolare per la ricostruzione dietetico ed ambientale nella ricerca archeologica, paleoecological e paleontologica.
Il periodo di formazione dello smalto dentario è relativamente breve (anni) e si differenzia a seconda del dente campionato. Per gli esseri umani, primo molare smalto detossinarsi tra nascita e 3 anni di età, premolari mineralizzano tra 1,5 e 7 anni di età, secondi molari mineralizzano tra 2,5 e 8 anni di età e terzi molari mineralizzano durante l’adolescenza, tra i 7 e i 16 anni12 . Dato che forme di smalto del dente in modo incrementale nel corso del suo periodo di formazione, possono essere campionata in massa lungo l’asse di crescita intero o campionamento in sequenza al fine di studiare i cambiamenti nella dieta e l’ambiente che si sono verificati durante il periodo di formazione13 . Il cambiamento dietetico ordinati cronologicamente all’interno di un determinato dente è osservabile per gli esseri umani e altri animali1,14, fornendo informazioni sulle inter-annuale variazione stagionale e dietetici.
Mentre lo smalto è solitamente resistente alla diagenesi, isotopiche modifiche risultanti dall’ambiente di sepoltura sono possibili e sono state osservate15,16, facendo verifiche sperimentali e pretrattamento scelte utili. Anche se non è l’unico metodo disponibile, spettroscopia a infrarossi trasformata di Fourier (FTIR), specialmente in modalità di trasmissione attenuato, è emerso come un rapido, poco costoso e relativamente accessibile metodo per la valutazione tafonomica alterazione nello smalto dei denti, specialmente in contesti paleontologico17,18,19,20. Tuttavia, dettaglio i protocolli e gli standard di registrazione rimangono relativamente inaccessibili per molte persone fuori i campi della scienza geochimica o materiale.
Tempi di reazione e le sostanze chimiche impiegate dai ricercatori nel pretrattamento dello smalto dei denti anche variano considerevolmente nella letteratura, spesso con limitata considerazione quanto a che cosa può fare questa variabilità per carbonio stabile e i valori dell’isotopo dell’ossigeno del campione21 ,22. Qui, segnaliamo un approccio che usi diluire acido acetico (0.1 M) per il pretrattamento dei campioni di polvere di smalto. Tuttavia, dato che le differenze nelle misurazioni isotopiche derivando dal pretrattamento sono relativamente minori per lo smalto dei denti, è meglio per i ricercatori di seguire i protocolli per i DataSet con cui desiderano confrontare i loro dati a11. Inoltre, dove piccoli campioni sequenziali sono prese, in particolare sui campioni dell’Olocene, nessun pretrattamento può essere scelti (a seguito di test pilota diagenetici) per evitare lo spreco di campione.
Anche se i metodi che segnaliamo qui non sono affatto nuovi, a nostra conoscenza, questa è la prima volta che una documentazione approfondita di scritta e visiva di massa e campionamento sequenza, pretrattamento scelte e metodi di controllo diagenetica (sotto forma di FTIR) per dente smalto sono state apportate ampiamente disponibile un variegato pubblico accademico. Mentre ci auguriamo che i nostri sforzi farà questo approccio più facilmente accessibile a un più ampio numero di individui e laboratori, i ricercatori che vogliono applicare e pubblicare questa tecnica devono essere consapevoli di minimo reporting standard, considerazioni diagenetiche, e requisiti di presentazione monitorata altrove20, come pure la potenziale complessità interpretativa che saranno unici per la loro regione di studio, taxa analizzati e tempo periodo5.
Protocol
Representative Results
Discussion
Le sfide del successo di campionamento (massa e incrementali) della dentatura si basa sull’accesso a conoscenza per quanto riguarda tecniche di perforazione e preparazione, a fianco l’investimento in attrezzature relativamente poco costosa del campione. Queste sfide sono facilmente superabile quando chiare istruzioni sono disponibili riguardanti i metodi di campionamento e di pretrattamento. In questo articolo, speriamo di avere questi in modo chiaro e conciso diffusa per i ricercatori di nuovi a questi metodi. Gli studi…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Vorremmo ringraziare la società Max Planck per finanziare questa ricerca così come l’impostazione di recente di un laboratorio di isotopo stabile presso il dipartimento di archeologia, Max Planck Institute per la scienza della storia umana.
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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