안정적인 탄소 및 산소 동위 원소 분석을 위한 샘플링 및 치아에 나 멜의 전처리 탄산염

Summary

인간과 동물의 치아에 나 멜 탄산의 안정적인 탄소 및 산소 동위 원소 분석은 개별 단과 환경 재건에 대 한 프록시로 사용 되었습니다. 여기, 우리 대 한 자세한 설명을 제공 하 고 대량 순차적 시각적 설명서 치아에 나 멜 샘플링으로 고고학과 고생물학 샘플의 전처리.

Abstract

인간과 동물의 치아에 나 멜 탄산의 안정적인 탄소 및 산소 동위 원소 분석 적용 되었습니다 paleodietary, paleoecological, 및 paleoenvironmental 연구에서 최근 역사적인 기간에서 10 백만 년 전를 다시. 대량 접근 치아 내의 순차 견본이이 기간 동안 식이 환경 변화를 추적할 수 있습니다 하는 동안 사기 질 강화 작용의 기간에 대 한 대표 하는 샘플을 제공 합니다. 없음 명시적 지침 필요한 실험실 장비의 선택에 도움을 철저 하 게 상세한 실험실 샘플링을 설명 되었습니다 동안 이러한 방법론 널리 적용 되었고 고고학, 생태학, 고생물학에 설명, 그리고 프로토콜입니다. 이 문서에서는, 우리가 문서 함수와 및 시각, 전처리 및 diagenetic 심사 방법론 더 널리 사용할 수 있도록 다양 한 실험실 설정에서에서 응용 프로그램을 고려 하는 연구를 통해 샘플링에서 전체 과정.

Introduction

치아에 나 멜 탄산의 안정적인 탄소 및 산소 동위 원소 분석은 인간의 식이 섭취, 이유, 이동성, 뿐 아니라 및 faunal 의존 식물, 동물 및 가축 foddering의 움직임 과거 공부에 사용 되었습니다. 이러한 응용 프로그램 포괄적으로 논의 되었고 다양 한 지역 건조, 온도, 물 소스, 그리고 식물 작곡^1,2, 의 효과 나타내는 환경 조건에 대 한 검토 ^3,4,,56. 고고학과 고생물학, 잠재적인 응용 프로그램의 다양성 뿐만 아니라 치아에 나 멜 탄산의 좋은 보존 했다 그것은 안정 동위 원소 작업³에 대 한 매력적인 소재를. 샘플링, 전처리, 및 diagenesis 심사의 방법 이전 간행물^1,7의 숫자에 간략하게 설명 합니다. 그러나, 철저 한 구두 및 시각적 데모 남아 크게 사용할 수 없게, 특히 사람들이 고고학 과학 실험실 및 연구소 그룹이 기술의 사용에 대 한 관심 증가 제한 된 자금 중 ⁵.

치아에 나 멜은 주로 이루어진 hydroxyapatite (bioapatite) 정자⁸ 그 뼈, 사후 diagenetic 이온 대체 및 오염³을 더 저항 하에 보다 큰. 현대 연구는 faunal 치아의 안정적인 탄소 동위 원소 (δ¹³C) 측정에 나 멜을 안정적으로 레코드 동물 다이어트 및 동작^9,10설명 했다. 치아에 나 멜의 안정 되어 있는 산소 동위 원소 (δ¹⁸O) 값 섭취 물, 물에 다양 한 환경에 미치는 영향 뿐만 아니라 식물 및 동물성 식품, 식 수, 호흡, 물 포함의 산소 동위 원소 구성에 의해 결정 됩니다. 또한 동위 원소 분별 법으로 이어질 수 있는 (예., 건조, 온도, 고도, 강우량 금액, 대륙 위치)¹¹. 이 식이 환경 재건에 대 한 인기 있는 방법을에서 했다 paleoecological, 고고학, 고생물학 연구.

치아에 나 멜 형성 기간 (년)을 상대적으로 짧은 이며 샘플링 되 고 치아에 따라 다릅니다. 인간을 위한 첫 번째 어 금 니에 나 멜 mineralizes 출생에서 3 세 사이, 구치 형성 1.5 ~ 7 세 사이, 두 번째 어 금 니 2.5와 8 세의 형성 및 세 번째 어 금 니^{12 7 16 세 사이 청소년 기 동안 형성} . 대형의 그것의 기간 동안 점진적으로 그 치아에 나 멜 형태를 감안할 때, 그것은 전체 성장 축 따라 대량에서 샘플링 하거나 수^{13 형성 기간 동안 발생 한 규정식 및 환경에서 변경 내용을 조사 하려면 순차적 샘플링} . 특정된 치아 내 식이 변화를 시간순으로 정렬 된 인간과 다른 동물^1,14, 간 연례 계절과 규정식 변화에 관한 정보를 제공에 대 한 관찰 이다.

에 나 멜은 보통 diagenesis, 매장 환경에서 발생 하는 동위 원소 수정 가능 하 고^15,16, 실험 검사 및 전처리 선택 유용한 만드는 관찰 되었습니다. 푸리에 변환 적외선 분광학 (FTIR), 특히 감쇠 전송 모드에서 빠르고, 저렴 한, 그리고 치아에 나 멜에 taphonomic 변경 평가 대 한 상대적으로 액세스할 수 있는 방법으로 등장 했습니다 동안 그것만 사용할 수 있는 방법, 고생물학 컨텍스트^17,18,,1920에 특히. 그러나, 상세한 프로토콜 및 녹음 표준 남아 지구 화학 또는 재료 과학 분야 이외의 많은 사람들이 상대적으로 액세스할 수 없습니다.

반응 시간과 치아에 나 멜의 전처리에 연구원에 의해 고용 하는 화학 물질도 상당히 다이 다양성 안정적인 탄소 및 산소 동위 원소 값 샘플^{21의 무엇을 할 수 있습니다로 제한 고려 종종 문학에서 ,22}. 여기, 우리는 나 멜 파우더 샘플의 전처리에 대 한 접근을 사용 하 여 희석 초 산 (0.1 m M)를 보고 합니다. 그러나, 그에 주어진 동위 원소 측정 전처리에서 결과에 차이 상대적으로 경미한 치아에 나 멜에 대 한, 연구자는 그들은¹¹에 그들의 데이터를 비교 하고자 하는 데이터 집합에 대 한 프로토콜에 따라에 대 한 최상 이다. 또한, 홀로세 샘플에 특히 작은 순차적 샘플 촬영은 어디 아무 전처리 선택할 수 있습니다 (다음 파일럿 diagenetic 테스트) 샘플 낭비를 피하기 위해.

우리가 여기에 보고 하는 방법을 우리의 지식에 새로운 수단으로 있지만, 이것은 처음으로 대량 및 순차 샘플링, 전처리 선택, 그리고 치아에 대 한 diagenetic 확인 방법 (FTIR의 형태로)의 철저 한 서 면 및 비주얼 문서에 나 멜 되었습니다 널리 사용할 수 있는 다양 한 학술 관객 들에 게. 우리는 우리의 노력 하 게 될이 이렇게 더 쉽게 개인 및 실험실의 넓은 수를 희망 하는 동안 적용 하 고이 기술을 게시 하 고 싶은 연구자 최소 기준, diagenetic 고려 사항, 보고 알고 있어야 하 고 프레 젠 테이 션 요구 overviewed 다른 잠재적인 해석 복잡성을 그들의 연구 영역, 분석, taxa에 고유 기간⁵시간으로²⁰일.

Protocol

다음 프로토콜 인류 역사의 과학에 대 한 최대 플랑크 연구소에서 빛 동위 원소 질량 분석 실험실의 지침을 따릅니다. 멸종 위기에 놓인된 현대 또는 역사 faunal 견본를 포함 분석 그리고 현대 이해 관계자 관심의 고고학과 faunal 물자의 사용에 대 한 국내 및 국제 위원회에서 적절 한 윤리 권한은 찾았던 되어야 합니다. . 이 문서에서 사용 하는 샘플 고고학과 화석 표본 이었다. 아니 살아있는 인간?…

Representative Results

위의 샘플 프로시저를 사용 하 여 증분에 나 멜 bioapatite 샘플 준비 되었다. 에 나 멜에서 bioapatite의 분석은 샘플링, 대량 또는 증분의 정확도에 따라 달라 집니다. 이 경우에, 다른 기후 지역에서 고 고 학적 샘플 (2 개 양)의 결과를 선택 했습니다. 증분 샘플 양 두 번째 어 금 니에서 분석 및 ERJ (그림 4)에서 시작을 표시 했다. 증분 샘플 위치 번호가 있?…

Discussion

(대량과 증분) 성공의 전에 치열의 지식에 대 한 액세스에 의존 드릴링 기술 및 샘플 준비, 상대적으로 저렴 한 장비에 대 한 투자와 함께. 이러한 문제는 쉽게 넘을 때 명확한 지침에 관한 샘플링 및 전처리 방법 사용할 수 있습니다. 이 문서에서는 이러한 방법에 새로운 연구에 대 한 명확 하 고 간결한 방식에서를 전파 하겠습니다. 처음으로 이러한 방법을 적용 하는 학자 분석 및 귀중 한 고고학?…

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&region=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