Échantillonnage et prétraitement de l’émail dentaire Carbonate pour stables du carbone et de l’analyse des isotopes d’oxygène
Summary
L’analyse des isotopes carbone et oxygène stable de carbonate d’émail de dents humaines et animales a été utilisé comme un proxy pour régime individuel et de la reconstruction environnementale. Ici, nous fournir une description détaillée et une documentation visuelle de produits en vrac et séquentielle des dents émail échantillonnage ainsi que le prétraitement des échantillons archéologiques et paléontologiques.
Abstract
Stable carbone et oxygène l’analyse isotopique du carbonate d’émail de dents humaines et animales a été appliquée au Paléo, paléoécologique et recherches paléoenvironnementales de périodes de l’histoire récentes à plus de 10 millions ans. Approches en vrac fournissent un échantillon représentatif pour la période de minéralisation de l’émail, tandis que les échantillons séquentiels dans une dent peuvent suivre les changements alimentaires et environnementaux pendant cette période. Bien que ces méthodes ont été largement appliqués et décrits en archéologie, écologie et la paléontologie, il n’y a eu aucune directive explicite afin de faciliter la sélection de matériel de laboratoire nécessaire et à décrire soigneusement laboratoire détaillées d’échantillonnage et protocoles. Dans cet article, nous documentons textuellement et visuellement, l’ensemble du processus d’échantillonnage par prétraitement et diagénétique de dépistage à diffuser plus largement la méthodologie aux chercheurs d’envisager son application dans une variété de paramètres de laboratoire.
Introduction
Les analyses des isotopes carbone et oxygène stables de carbonate d’émail de dents a été utilisé pour étudier au-delà de l’apport alimentaire humaine, sevrage et mobilité, ainsi que reliance faunique sur la végétation, la circulation des animaux et de l’élevage foddering. Ces applications ont été complètement discutées et examinées pour une variété de conditions environnementales indiquant les effets de l’aridité de locale, température, sources d’eau et végétation compositions1,2, 3,4,5,6. La diversité des applications potentielles en archéologie et en paléontologie, ainsi que la bonne préservation des dents émail carbonate, a fait un matériau attrayant pour les isotopes stables de travail3. Méthodes d’échantillonnage, le prétraitement et le dépistage de la diagenèse sont brièvement décrites dans un certain nombre de précédents publications1,7. Cependant, des manifestations verbales et visuelles approfondies restent largement indisponibles, particulièrement pour les personnes en dehors des laboratoires de science archéologique et parmi les groupes de laboratoire avec un financement limité, où l’intérêt dans l’utilisation de cette technique est en augmentation 5.
L’émail des dents est principalement composé de hydroxyapatite (bioapatite) cristallites8 plus grand que ceux dans les os, les rendant plus résistantes à la substitution ionique diagénétique post-mortem et contamination3. Les études modernes ont montré que le carbone stable isotope (δ13C) mesures de faunal dent émail fiable record animaux alimentation et comportement9,10. La valeur d’isotope (δ18O) oxygène stable de l’émail dentaire est déterminée par la composition isotopique de l’oxygène de l’eau ingérée, ce qui comprend l’eau dans les plantes et aliments d’origine animale, eau potable, la respiration, ainsi que divers impacts environnementaux sur l’eau qui peut conduire à davantage de fractionnement isotopique (e.g., aridité, température, altitude, quantité de précipitations, continental carte)11. Il est d’une méthode populaire pour la reconstruction alimentaire et environnementale dans la recherche archéologique, paléontologique et paléoécologique.
La période de formation de l’émail dentaire est relativement courte (ans) et varie en fonction de la dent à échantillonner. Pour l’homme, premier émail molaire minéralise entre la naissance et l’âge de 3 ans, prémolaires minéralisent entre 1,5 et 7 ans, deuxièmes molaires minéralisent âgés de 2,5 à 8 ans et troisièmes molaires minéralisent pendant l’adolescence, entre 7 et 16 ans12 . Étant donné que formes d’émail de dents progressivement au cours de sa période de formation, pouvoir être échantillonné en vrac le long de l’axe de toute croissance ou échantillonnée de façon séquentielle afin d’étudier les changements de régime alimentaire et l’environnement qui ont eu lieu au cours de la période de formation13 . Changement alimentaire ordonnées chronologiquement dans une dent donnée est observable pour les humains et autres animaux1,14, fournissant des informations concernant les variations interannuelles de saisonniers et diététiques.
Alors que l’émail est habituellement résistant à la diagenèse, modifications isotopiques résultant de l’environnement funéraire sont possibles et ont été observées15,16, ce qui rend utile vérifications expérimentales et choix de prétraitement. S’il n’est pas la méthode disponible uniquement, Fourier transform la spectroscopie infrarouge (FTIR), en particulier dans le Mode de Transmission a atténué, a émergé comme un rapide, peu coûteux et la méthode relativement accessible pour évaluer les altérations taphonomiques dans l’émail des dents, en particulier dans des contextes paléontologique17,18,19,20. Cependant, des protocoles détaillés et normes d’enregistrement restent relativement inaccessibles à beaucoup de gens dehors les domaines de la science de géochimie ou matériel.
Temps de réaction et les produits chimiques utilisés par les chercheurs dans le prétraitement de l’émail dentaire varient aussi considérablement dans la littérature, souvent avec un examen limité quant à ce que cette variabilité peut faire pour stables du carbone et les valeurs des isotopes d’oxygène de l’échantillon21 ,,22. Nous rapportons ici une approche que les utilisations diluer l’acide acétique (0,1 M) pour le prétraitement des échantillons de poudre d’émail. Toutefois, étant donné que les différences entre les mesures isotopiques résultant de prétraitement sont relativement mineurs pour l’émail des dents, il est préférable pour les chercheurs de suivre les protocoles pour les ensembles de données avec laquelle ils veulent comparer leurs données à11. En outre, lorsque les petits échantillons séquentiels sont prises, en particulier sur des échantillons de l’Holocène, aucun prétraitement ne peut être choisi (à la suite des essais diagénétiques pilotes) pour éviter le gaspillage de l’échantillon.
Bien que les méthodes que nous rapportons ici ne sont en aucun cas nouveau, à notre connaissance, c’est la première fois qu’une documentation écrite et visuelle approfondie de vrac et d’échantillonnage séquentiel, choix de prétraitement et méthodes cocher diagénétique (sous forme de FTIR) pour dent émail ont été largement diffusés auprès d’un public varié académique. Même si nous espérons que nos efforts feront cette approche plus facilement accessible à un plus grand nombre d’individus et de laboratoires, chercheurs désireux d’appliquer et de publier cette technique doivent être conscients des minimum de normes, considérations diagénétiques, d’information et exigences de présentation supervisé ailleurs20, ainsi que les complexités d’interprétation possibles qui seront propres à leur région d’étude, taxons analysés et temps de période5.
Protocol
Representative Results
Discussion
Les défis du succès d’échantillonnage (en vrac ou incrémentale) de dentition s’appuie sur l’accès au savoir en ce qui concerne les techniques de forage et de préparation, aux côtés de l’investissement dans l’équipement relativement peu coûteux d’échantillons. Ces défis sont facilement surmontables lorsque claire des instructions sont disponibles concernant les méthodes d’échantillonnage et de prétraitement. Dans cet article, nous espérons ont diffusé ceux-ci de façon claire et concise pour…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Nous tenons à remercier la Société Max Planck pour financement cette recherche ainsi que la récente mise en place d’un laboratoire d’isotopes stables à le département archéologie, Institut Max Planck pour la Science de l’histoire humaine.
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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