Stolpi visoko nad okoliško pokrajino stojijo nagrobniki Cahokia v Illinoisu kot največje predkolumbijsko naselje, zgrajeno severno od reke Rio Grande. Arheologi že dolgo razpravljajo o natančnem številu ljudi, ki so Kahokijo poimenovali kot njihov dom, vendar ocene kažejo, da je med stotimi hišami in ogromnimi plazami (vključno s tisto velikostjo 45 nogometnih igrišč), ki so na več kot 1000 grobiščih v mestnih grobiščih živele 20.000 AD Nato je zaradi povsem nerazumljivih razlogov civilizacija, ki je gradila tako velike zemeljske strukture, izginila. Do leta 1350 AD je bila regija večinoma zapuščena.
Mesto, ki je izginilo pred približno 700 leti, predstavlja arheologe vznemirljivo vprašanje: Kaj se je zgodilo z ljudmi iz Missipija, ki so zgradili Kahokijo? Ključno pri razrešitvi te skrivnosti je manj očitno, a enako pomembno vprašanje, kako se je prebivalstvo velikega mesta, ki se je nahajalo, spreminjalo skozi čas.
"Pridobiti zgodovino prebivalstva v arheologiji je bilo vedno nekoliko težko in posredno, " pravi AJ White, študentka antropologije na UC Berkeley. Raziskovalci lahko pregledajo domačo arhitekturo in ocenijo število ljudi, ki živijo v hišah, ali si ogledajo gostoto artefaktov, kot so drobci lončnice, ali celo preštejejo pokopavanja na pokopališčih (kadar obstajajo). Toda te metode so proxy meritve, ki temeljijo na oceni. Znanstveniki resnično potrebujejo spojino, ki jo puščajo ljudje, ki živijo na pokrajini, nekaj, kar bi lahko odražalo velikost prebivalstva, ko se je povečevala in padala.
Nekaj podobnega posebni molekuli, ki jo najdemo v človeški popi.
Monks Mound, največja zemljana zgradba na Kahokiji. (Državno zgodovinsko mesto Cahokia Mounts) Prav takšen biomarker je predmet nedavnega prispevka, ki ga je napisal White in njegovi sodelavci, in objavljenega v Journal of Archaeological Science . Raziskovalci so na učinkovitost merjenja koprostanola - molekule delno prebavljenega holesterola, proizvedenega v človeškem črevesju, gledali kot na način za merjenje spreminjajoče se populacije kahokije. Količina koprostanola, izvlečenega iz jeder usedlin, vzetih iz bližnjega jezera podkve, je bila v njihovo veselje natančno skladna s populacijskimi trendi, ki jih kaže arheološki zapis.
"Rezultati iz Cahokia so res obetavni, " pravi Elizabeth Arkush, arheologinja z univerze v Pittsburghu. Je dober znak za lastno raziskovanje Arkuša; je ena glavnih raziskovalk v projektu, ki uporablja iste iskalne oznake za proučevanje sprememb prebivalstva v Peruju.
Cahokia je bil idealen kraj za začetek, deloma tudi zato, ker je bil tako obsežno proučen. Arheologi že imajo predstavo o tem, kako je prebivalstvo sčasoma nihalo zahvaljujoč ostankom arhitekture in artefaktov, čeprav ne morejo določiti natančnega števila ljudi, ki tam živijo. Poleg tega prebivalci Kahokije niso imeli udomačenih prašičev ali ovc, ki prav tako proizvajajo koprostanol in bi lahko izkrivljale znanstvene meritve človeške populacije.
White-jeva skupina je vzela vzorce iz jeder jezerske usedline in izoliranega koprostanola ter spojine, ki jo razgradi v, imenovane epi-koprostanol. "Koprostanol je pri ljudeh nekoliko pomembna sestavina zalege, " pravi White. "Prihaja do decimalne točke v odstotku celotne sestave blata."
Glede na to, da ima človeški pas približno 75 odstotkov vode, celo del odstotka naredi koprostanol precej pomembno sestavino. (To je tudi ena izmed spojin, ki blatu daje vonj.) Skupina je nato primerjala dva stranska proizvoda holesterola s tretjo molekulo, ki obstaja tudi v človeških odpadkih, vendar se razgradi z drugačno hitrostjo. Kombinacija teh meritev je odražala spremembe populacije Cahokia v več stoletjih in pregled več molekul je pomagal zmanjšati negotovosti, ki izhajajo iz razgradnih spojin.
Študija služi kot dokaz koncepta za preizkus fekalne metode v zmernem območju, kot je Cahokia. Merjenje koprotanola je dokaj nova tehnika za določanje velikosti prebivalstva, prva prizadevanja za uporabo bioloških markerjev človeškega fekalija za proučevanje starodavnih naselij pa so bila izvedena v krajih, kot je Norveška, kjer hladne temperature pomagajo ohranjati spojine. White in njegovi sodelavci so bili zadovoljni, ko so ugotovili, da so bile molekule iz Kahokije, kjer so temperature precej višje, dovolj ohranjene, da so ocenile število ljudi, ki živijo v mestu pred stotimi leti.
"Na to ne gledam kot na nekaj, kar bo nadomestilo nekdanje metode ocenjevanja prebivalstva, ampak lahko naše znanje dopolni na nov način, kjer tradicionalne metode ne morejo, " pravi White.
Tehnika ima še vedno veliko zvijač. Kot prvo, koprostanol ne razgradi z enakomerno hitrostjo, kolikor lahko znanstveniki povedo. Drugič, količina koprostanola, ki jo posamezen človek proizvede, je odvisna od njihove prehrane - čeprav White pravi, da vpliv prehrane osebe ni povsem jasen.
"Če bi kdo želel, da bi mesec dni jedel meso in nato delal nekaj bruto laboratorijskih stvari, potem pa bi jedel tofu za en mesec in naredil nekaj bolj grobih laboratorijskih stvari, bi bilo zelo produktivno, " pravi. "Ne vem pa, ali bi bil vodja laboratorija zelo vesel, če bi ga predlagal."
Shematično prikazuje nastajanje, odlaganje in razgradnjo človeških fekalnih stanol. (AJ White et al.) Elementi okolja in človeške kulture se lahko spremenijo tudi, koliko iztrebkov se konča v vodnih telesih, kjer se molekule ohranijo v usedlinah. Če bi bila skupnost v bližini jezera in obkrožena s hribi, bi to lahko pomenilo večji odtok v vodo in višjo stopnjo fekalnih biomarkerjev. Po drugi strani, če bi skupnost človeško gnojenje uporabila kot gnojilo, je verjetno, da bi se v jezeru zapisalo manj molekul koprostanola.
Ti pomisleki so še posebej pomembni za Arkush in njeno ekipo, ki si prizadevata za doseganje podobnih rezultatov v Andih v porečju jezera Titikaka, kjer se človeška prisotnost sega okoli 5000 pred našim štetjem. Zgodovina prebivalstva v regiji je veliko bolj zapletena kot Kahokijo, ki predstavlja številne civilizacije in mesta. Mesto Tiwanaku je bilo največja moč regije leta 400 AD, sledil je prihod Inke okoli leta 1450 AD, nato pa španski konkvistadorji okoli 1500 AD
Projekt v Peruju se je začel leta 2015 in je še v fazi laboratorijske analize, vendar je skupina uspešno identificirala koprostanol v jezerskih jedrih. Delo predstavlja način za dopolnitev prejšnjih meritev, ki temeljijo na arheologiji, kot je dolgotrajno in naporno početje, znano kot raziskava o popolni pokritosti. V teh raziskovanjih skupine ljudi hodijo po ravnih črtah z očmi, prilepljenimi na tla v iskanju artefaktov, nato zabeležijo lokacijo in gostoto teh artefaktov, da sestavijo zemljevid starodavnih naselij.
"Če imate radi sprehajanje in pohodništvo, je čudovit način preživljanja dni, " pravi Arkush, vendar je nomadsko prebivalstvo, ki je v regiji živelo v regiji, zelo težko izmeriti le na kratko. "Če se izkaže, da stanoli sčasoma spremljajo prebivalstvo, potem to odpira veliko čudovitih priložnosti za razumevanje ravni človeške populacije na območjih, kjer je to težko storiti arheološko" - mesta, kot so taborniki lovcev.
Fekalni biomarkerji lahko tudi pomagajo arheologi razumeti, kako intenzivno so te skupine uporabljale udomačene živali, kot so lame, saj je mogoče prepoznati tudi edinstvene biomarkerje v živalskih iztrebkih. Toda vlečenje drobnih molekul iz vsega tega starodavnega potoka je dolgotrajen proces.
"Če želite vzeti en vzorec od sveže usedline do analize, boste potrebovali en teden, " pravi Josef Werne, biogeokemik, ki dela tudi na projektu Peru. Skupina ima približno 30 vzorcev iz vsakega od treh jezer v regiji (Umayo, Arapa in Orurillo), kar pomeni, da veliko ur nalagajo sedimente z različnimi stroji in analizirajo rezultate.
Tudi po vsem tem lahko številne spremenljivke zapletejo sliko pri preučevanju fekalnih biomarkerjev. Končni rezultati v Peruju bodo upali, da bodo ponudili novo orodje za preučevanje pretoka ljudi po regiji, ne pa absolutnega števila kakršnih koli naselij. Ko pa se katalog ostankov fekalija veča, bodo morda stranski proizvodi človeških odpadkov povedali toliko o zgodovinskem prebivalstvu, kot so pokopane hiše in lonci.
"Sem previdno optimističen, " pravi Werne o svojem delu. Še veliko je treba storiti, preden bo ekipa iz Peruja pripravljena objaviti kakršne koli rezultate, toda če bodo ugotovitve tako obetavne, kot je bila raziskava Cahokia, bi v prihodnosti arheologije lahko obstajal cel kup starodavnih poo.
