Nouseen korkealla ympäröivän maiseman yläpuolelle, Illinoisissa sijaitsevat Cahokia Moundit ovat suurin Kolumbiaa edeltävä ratkaisu, joka on rakennettu Rio Granden pohjoispuolella. Arkeologit ovat pitkään keskustelleet ihmisten määrästä, jotka kutsuivat Cahokiaa kotekseensa, mutta arvioiden mukaan jopa 20000 on voinut asua satojen talojen ja valtavien aukioiden (joista yksi on 45 jalkapallokenttää) joukossa, jotka ylittivät kaupungin kukkulat noin 1000 AD Sitten syistä, joita ei täysin käsitetty, sellainen massiivinen savirakenne rakentanut sivilisaatio katosi. Vuoteen 1350 jKr. Mennessä alue oli lähinnä hylätty.
Noin 700 vuotta sitten kadonnut kaupunki asettaa arkeologille kiehtovan kysymyksen: Mitä tapahtui Cahokiaa rakentaneille Mississippian ihmisille? Avain tämän mysteerin ratkaisemiseen on vähemmän ilmeinen, mutta yhtä tärkeä kysymys siitä, kuinka suuren kummelikaupungin väestö muuttui ajan myötä.
"Arkeologian väestöhistoriaan pääseminen on aina ollut vaikeaa ja epäsuoraa", sanoo UC Berkeleyn antropologian jatko-opiskelija AJ White. Tutkijat voivat tutkia kotimaista arkkitehtuuria ja arvioida talossa asuvien ihmisten lukumäärää tai tarkastella esineiden tiheyttä, kuten keramiikkapalasia, tai jopa laskea hautausmaita hautausmaissa (kun niitä on). Mutta nämä menetelmät ovat välitysmittauksia, jotka luottavat arviointiin. Se mitä tiedemiehet todella tarvitsevat, on maisemassa elävien ihmisten jättämä yhdiste, mikä voisi heijastaa väestön kokoa sen noustessa ja laskiessa.
Jotain erikoista molekyyliä, jota löytyy ihmisen kakusta.
Monks Mound, Cahokian suurin savirakenne. (Cahokia Mountsin valtion historiallinen paikka) Juuri tällainen biomarkkeri on Whitein ja kollegoiden kirjoittaman äskettäisen tutkimuksen aihe, joka julkaistiin lehdessä Archaeological Science . Tutkijat tarkastelivat koprostanolin - osittain hajotetun kolesterolin molekyylin, joka tuotetaan ihmisen suolistossa - mittaamisen keinoa keinona mitata muuttuvaa Cahokia-populaatiota. Heidän mielestään lähellä olevasta Hevosenkenkäjärvestä otetuista sedimentin ytimistä uutetun koprostanolin määrä seurataan tiiviisti arkeologisten tietojen osoittaman populaatiosuuntauksen mukaan.
"Cahokian tulokset ovat todella lupaavia", sanoo Pittsburghin yliopiston arkeologi Elizabeth Arkush. Se on hyvä merkki Arkushin omalle tutkimukselle; hän on yksi tärkeimmistä tutkijoista meneillään olevassa hankkeessa, jonka tarkoituksena on käyttää samoja fekaalimerkkejä Perun väestömäärän muutosten tutkimiseen.
Cahokia oli ihanteellinen paikka aloittaa osittain siksi, että sitä on tutkittu niin laajasti. Arkeologeilla on jo käsitys siitä, kuinka väestö vaihteli ajan myötä arkkitehtuurin ja esineiden jäännösten ansiosta, vaikka he eivät pystyisi määrittelemään siellä asuvien tarkkaa lukumäärää. Lisäksi Cahokian ihmisillä ei ollut kotieläiminä pidettyjä sikoja tai lampaita, jotka myös tuottavat koprostanolia ja voivat vääristää tutkijoiden mittauksia ihmiskannasta.
Whitein ryhmä otti näytteitä järven sedimentin ytimistä ja eristetystä koprostanolista sekä yhdisteestä, josta se hajoaa, nimeltään epi-koprostanoli. "Ihmisillä koprostanoli on hiukan merkittävä osa ulosteita", White sanoo. "Se tulee desimaalin tarkkuudella prosentteina ulosteesta."
Kun otetaan huomioon, että ihmisen kakku on noin 75 prosenttia vettä, jopa murto-osa prosenttista tekee koprostanolista melko merkittävän komponentin. (Se on myös yksi yhdisteistä, joka antaa ulosteelle pistävän hajun.) Ryhmä vertasi sitten kahta kolesterolin sivutuotetta kolmanteen molekyyliin, jota esiintyy myös ihmisjätteissä, mutta joka hajoaa eri nopeudella. Näiden mittausten yhdistelmä heijasti Cahokian populaation muutoksia useiden vuosisatojen ajan, ja useiden molekyylien tutkiminen auttoi vähentämään hajoavien yhdisteiden aiheuttamaa epävarmuutta.
Tutkimus toimii konseptinä todisteena fekaalimenetelmän leutoalueella kuten Cahokia. Koprotanolin mittaaminen on melko uusi tekniikka väestömäärän arvioimiseksi, ja ensimmäiset pyrkimykset käyttää ihmisen ulosteen biomarkkereita muinaisten siirtokuntien tutkimiseen tehtiin Norjan kaltaisissa paikoissa, joissa kylmät lämpötilat auttavat säilyttämään yhdisteitä. White ja hänen kollegansa olivat iloisia huomatessaan, että Cahokian molekyylit, joissa lämpötilat nousevat paljon korkeammiksi, olivat säilyneet riittävän hyvin arvioimaan kaupungissa asuvien ihmisten lukumäärää satoja vuosia sitten.
"En näe tämän olevan jotain, joka korvaa entiset menetelmät väestön arvioimiseksi, vaan voi pikemminkin täydentää tietämystämme uudella tavalla, missä perinteiset menetelmät eivät voi", White sanoo.
Tekniikalla on vielä paljon sukua treenaamaan. Yhtäältä koprostanoli ei hajoa tasaisesti niin paljon kuin tutkijat voivat kertoa. Toisaalta yksittäisen ihmisen tuottaman koprostanolin määrä riippuu heidän ruokavaliostaan - vaikka White sanoo, että ihmisen ruokavalion vaikutus ei ole täysin selvä.
"Jos joku haluaisi vain syödä lihaa kuukauden ajan ja sitten tehdä joitain bruttolaboratorion tavaroita, sitten syödä tofua kuukauden ajan ja tehdä lisää bruttolaboratorion tavaroita, se olisi erittäin tuottavaa", hän sanoo. "Mutta en tiedä olisiko laboratorion johtaja erittäin onnellinen, jos ehdottaisin sitä."
Kaavio, joka kuvaa ihmisen fekaalistanolien muodostumista, laskeutumista ja hajoamista. (AJ White et ai.) Ympäristön ja ihmisen kulttuurin elementit voivat myös muuttaa sitä, kuinka paljon ulosteita päätyy vesistöihin, joissa molekyylit säilyvät sedimenteissä. Jos yhteisö sijaitsisi järven lähellä ja kukkuloiden ympäröimä, se saattaa tarkoittaa enemmän vedenvuotoa ja korkeampaa ulosteiden biomarkkereiden tasoa. Toisaalta, jos yhteisö käyttäisi ihmislantaa lannoitteena, on todennäköistä, että vähemmän koprostanolimolekyylejä näkyisi järvirekisterissä.
Nämä näkökohdat ovat erityisen tärkeitä Arkushille ja hänen joukkueelleen, joka on pyrkinyt saavuttamaan samanlaisia tuloksia Titicacan järven altaan ympärillä sijaitsevilla Andilla, joissa ihmisen läsnäolo on noin 5000 eKr. Alueen väestöhistoria on paljon monimutkaisempi kuin kuten Cahokia, joka edustaa lukuisia sivilisaatioita ja kaupunkeja. Tiwanakun kaupunki oli alueen suurin valta vuonna 400 jKr., Jota seurasi inkat saapuneen noin vuonna 1450 jKr. Ja sitten Espanjan valloittajat noin 1500 jKr.
Perun projekti käynnistyi vuonna 2015, ja se on edelleen laboratorioanalyysivaiheessa, mutta ryhmä on onnistunut tunnistamaan koprostanolin järvien ytimissä. Työssä esitellään tapa täydentää aiempia arkeologiapohjaisia mittauksia, kuten pitkä ja vaivalloinen yritys, joka tunnetaan nimellä täysi kattavuustutkimus. Näissä tutkimuksissa ihmisryhmät kulkevat suorassa linjassa silmiensä ollessa liimattu maahan etsien esineitä, sitten kirjaa näiden esineiden sijainti ja tiheys rakentaakseen muinaisten siirtokuntien kartan.
"Jos pidät kävelystä ja patikoinnista, se on mahtava tapa viettää päiväsi", Arkush sanoo, mutta voi olla erittäin vaikea mitata alueella vain lyhytaikaisesti asuneita nomadiväestökantoja. "Jos osoittautuu, että stanolit seuraavat väestöä ajan myötä, se avaa paljon upeita mahdollisuuksia ymmärtää ihmisen väestötasoa alueilla, joilla on vaikea tehdä sitä arkeologisesti" - sijoittuu kuten metsästäjien keräilijöiden leireille.
Fekaaliset biomarkkerit saattavat myös auttaa arkeologeja ymmärtämään, kuinka intensiivisesti nämä ryhmät käyttivät kotieläimiä, kuten esimerkiksi laamoja, koska myös eläinten droppien ainutlaatuiset biomarkkerit voidaan tunnistaa. Mutta pienten molekyylien vetäminen kaikesta muinaisesta kakusta on pitkä prosessi.
"Jos otat yhden näytteen tuoreesta sedimentistä ja pystyt analysoimaan sen, vie viikko", sanoo biogeokemialainen Josef Werne, joka työskentelee myös Peru-hankkeessa. Ryhmällä on noin 30 näytettä jokaisesta alueen kolmesta järvestä (Umayo, Arapa ja Orurillo), mikä tarkoittaa paljon tunteja laskemalla sedimentit eri koneiden läpi ja analysoimalla tulokset.
Jopa kaiken tämän työn jälkeen lukuisat muuttujat voivat vaikeuttaa kuvaa tutkittaessa ulosteen biomarkkereita. Perun lopulliset tulokset tarjoavat toivottavasti uuden välineen alueen ihmisten virtauksen tutkimiseksi minkään erityisen asutuksen absoluuttisen henkilöstömäärän sijaan. Mutta kun ulostejäännösluettelo kasvaa, ihmisen jätteiden sivutuotteet kertovat ehkä meille yhtä paljon historiallisista väestöryhmistä kuin haudatut talot ja kattilat.
"Olen varovaisesti optimistinen", Werne sanoo heidän työstään. Vielä on paljon tehtävää, ennen kuin Peru-joukkue on valmis julkaisemaan tulokset, mutta jos löydökset ovat yhtä lupaavia kuin Cahokia-tutkimus, arkeologian tulevaisuudessa voi olla paljon muinaisia kakkuja.
