近日,科羅拉多大學博爾德分校的人類學家開發了一種在不破壞古代骨骼的情況下對重要骨骼進行測試的新方法。該團隊使用便攜式近紅外光譜儀找到了一種方法,可以測量保留在骨頭中的膠原蛋白含量,而無需對其進行破壞性采樣或化學測試。


科羅拉多大學發現紅外光譜儀不破壞古代骨骼可進行研究分析


在考古中有一種“挖開就是毀滅”的說法。挖掘一個站點只能記錄一次數據,這是因為挖掘過去的行為破壞了其中的大部分內容,并將其余部分從環境中移除,從而使它們不再受到以后的污染。出于這個原因,除非有迫切的需求,一些考古學家寧愿不發掘,并且在可能的情況下盡可能多地保留原樣。


實驗室分析也是如此。理想的科學儀器就像星際迷航里的“三度儀”一樣,當研究人員在樣品上揮動它時,它會發出微弱的聲音,并且所提供的數據不會損壞被攝體。不幸的是,許多實驗室測試都需要采集樣本,這些樣本隨后為了尋求知識而被銷毀。


科羅拉多大學發現紅外光譜儀不破壞古代骨骼可進行研究分析


這在許多其他領域都不是問題,但骨樣本之類的東西很少,并且通常需要保存樣本或對其進行分析。對于骨骼而言,尤其如此,因為其中包含膠原蛋白。膠原蛋白是骨骼的重要組成部分。它是各種蛋白質的混合物,可作為骨骼生長的結構基質,并為通常堅硬而脆的無機骨組織提供強度和柔韌性。對于考古學家和人類學家來說,這也是關于人或動物死亡多久,其健康狀況、飲食和許多其他因素的信息寶庫。


在活人的骨骼中,膠原蛋白約占30%,但是隨著時間的流逝,膠原蛋白會逐漸變質,直到幾個世紀后逐漸減少。這意味著從古代骨骼中提取膠原蛋白通常意味著犧牲樣品中的放射性碳測年法。


科羅拉多大學發現紅外光譜儀不破壞古代骨骼可進行研究分析


為避免這種情況,CU Boulder團隊開始嘗試使用近紅外光譜儀來檢測膠原蛋白的獨特光信號。根據CU Boulder的人類學教授Matt Sponheimer的說法,該光譜儀的手持式探頭工作異常出色,不僅可以確定是否存在膠原蛋白,而且還可以估計數量,可以在幾秒鐘內返回結果。


為了校準該儀器,研究小組將其用于50多個碎骨樣品和44塊全骨樣品,這些樣品距今為5萬年至4.5萬年,膠原蛋白濃度已知。在每種情況下,它都以近似正確的讀數返回。


由于該分光計的大小約為公文包的大小,因此還可以在德國的現場進行測試,在那里,該團隊與馬克斯·普朗克進化人類學研究所的科學家一起,對位于德國DolníVěstonice現場的遺體進行了檢查。


CU Boulder人類學系的研究生Christina Ryder說道:“參與這個項目的研究生只有6瓶來自人類葬禮的樣品。這就是她所擁有的,這是在可預見的未來任何人所擁有的。”


盡管如此,光譜儀意味著他們可以將放射性碳測年必須犧牲的骨頭數量降至最低。此外,研究人員希望該技術有一天還將有助于檢測遠古骨骼中數量少得多的DNA。


該研究發表在《科學報告》上。


關于紅外光譜儀


紅外光譜儀是利用物質對不同波長的紅外輻射的吸收特性,進行分子結構和化學組成分析的儀器。紅外光譜儀通常由光源,單色器,探測器和計算機處理信息系統組成。

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