[CAS] Caracterización de lípidos en residuos orgánicos prehistóricos
Imagen: sección sur del yacimiento San Cristobal. Los puntos rojos son las muestras extraídas de la secuencia estratigráfica
El refugio rocoso de San Cristóbal se encuentra en el lado sur de la cordillera de Cantabria, Álava, al norte de España. El refugio rocoso tiene 13 estratos arqueológicos prehistóricos que van desde el Neolítico inicial hasta la Edad del Bronce Antiguo y un nivel del período histórico entre el siglo XV y el XVI. En un principio este sitio fue utilizado como corral de animales pero con el paso del tiempo su uso cambió y desde finales del siglo XV se utilizó como una ermita. En la misma área geográfica, hay otros cinco refugios rocosos como Los Husos I y II, Peña Larga, Peña Parda y Balanciego y una concentración de ocho dólmenes de la misma época prehistórica.
Los patrones de asentamiento mantuvieron el mismo comportamiento en el norte de la Península Ibérica a lo largo del Neolítico inicial y la Edad de Bronce. Uno de estos patrones fue el uso de cuevas y refugios rocosos como corrales de ganado. Con el objetivo de reducir el volumen de estiércol acumulado durante cierto tiempo en estos sitios y limpiarlos de parásitos, los montones de estiércol se quemaban. La quema de estos residuos produjo un tipo de sedimento arqueológico llamado fumier (estiércol en francés). Por lo tanto, el fumier puede definirse como un sedimento arqueológico derivado del estiércol animal (normalmente quemado). La estructura y formación de este sedimento no es homogéneo y si observamos la imagen nos daremos cuenta de que está formado por distintas capas o estratos: (A) capa quemada (básicamente, ceniza blanca), (B) capa parcialmente quemada (color gris pardo) y (C) capa sin quemar (capa de materia orgánica, de color negro). Las temperaturas máximas alcanzadas durante la quema de los montones difieren de 450 a 800 °C, dependiendo de múltiples factores, tales como: la humedad, el aire del ambiente y el nivel de degradación del estiércol.
Estas temperaturas corresponden a capas de ceniza blanca (totalmente quemadas). Las capas de color gris pardo (o parcialmente quemadas) alcanzaron temperaturas más bajas e incluso la capa de materia orgánica no quemada tiene un impacto térmico de baja intensidad. A continuación determinaremos el origen de esos residuos.
Para determinar el origen de estos residuos, la identificación de biomarcadores es esencial. Evershed definió el concepto de biomarcadores arqueológicos en 2008. Durante los últimos años se ha desarrollado un campo relativamente nuevo en arqueología, bajo el término de arqueología biomolecular. Este concepto incluye moléculas diferentes como el ADN, proteínas, carbohidratos y lípidos. Sin embargo, una nueva investigación sobre biomarcadores arqueológicos continúa enfocándose en los compuestos de lípidos (esteroles, ácidos biliares y ácidos grasos) como una rica fuente de información arqueológica. Estas sustancias no se desintegran fácilmente de su sitio de deposición original debido a su dificultad para disolverse en agua. Por lo tanto, permanecen de forma estable durante largos períodos de tiempo.
Comúnmente, se estudian estanoles y ácidos biliares para distinguir las heces de suidos, cáninos, ovinos, rumiantes,… con el objetivo de determinar su origen biogénico. Es decir, para saber qué tipos de especies animales habitaban en los corrales de estos refugios y determinar el tipo de ganadería que practicaban. Respecto a los diferentes biomarcadores, los estanoles se usan para analizar los restos fecales. Por otro lado, los ácidos biliares son producidos por el sistema digestivo de los animales. Los ácidos biliares se pueden dividir en dos grupos diferentes: los ácidos biliares primarios, se forman en el hígado (ácidos quenodesoxicólicos) y los ácidos biliares secundarios, (ácidos litocólico y desoxicólicos) se forman a partir de los ácidos biliares primarios por acción de microorganismos.
El análisis de los biomarcadores de animales depende de la combinación de tres factores diferentes: (1) la dieta del animal. No todos los alimentos tienen la misma cantidad de grasas, proteínas... (2) los esteroles endógenos que se forman en diferente proporción en cada animal, y (3) las bacterias anaeróbicas, que deben biohidrogenar esteroles a estanoles de diferentes maneras en el tracto digestivo.
Según la ecuación, si este valor es superior a 1, el residuo corresponde a humanos, cerdos o cáninos. En cambio, si es inferior a 1, el residuo corresponde a los rumiantes o ovinos. Por lo tanto, el análisis de esteroles y ácidos biliares es la clave para determinar el origen de los residuos fecales.
El proceso del laboratorio incluye la utilización de ultrasonidos, saponificación, decantación. Después el almacenaje en distintos tubos de ensayo para su posterior derivatizado y para finalizar, la aplicación de distintos ácidos biliares y esteroles.
La caracterización de las especies prehistóricas a partir de sus residuos orgánicos está recibiendo una mayor atención en arqueología. El análisis de esteroles y ácidos biliares puede proporcionar un poderoso enfoque de biomarcadores que posibilita la identificación de especies.
Se han detectado rumiantes en todas las capas marrones y negras, mientras que las capas blancas siempre han dado resultados negativos.
Además, el uso del sitio como corral animal se ha confirmado durante tres largos períodos. El estudio también observó la ausencia o menor acumulación de residuos de rumiantes durante una etapa del Calcolítico, que coincide con un posible período de conflicto en el área sugerida por otros estudios publicados en esta área. Esta es la primera investigación en la que este tipo de muestras se han caracterizado con éxito.
Notas
Esterol: esteroides con 27 a 29 átomos de carbono.
Biogénico: producido u originario de un organismo vivo.
Bacteria anaeróbica: bacterias que no utilizan oxígeno en su metabolismo.
Referencia bibliográfica e imagen
Gea, J., Sampedro, M., Vallejo, A., Polo-Díaz, A., Goicolea, M., Fernández-Eraso, J., y Barrio, R. (2017). Characterization of ancient lipids in prehistoric organic residues: Chemical evidence of livestock-pens in rock-shelters since early Neolithic to bronze age. Journal Of Separation Science, 40, 4549-4562 pp.