L'insostenibile leggerezza degli isotopi stabili - Prima parte

Le applicazioni delle tecniche di analisi degli isotopi stabili sono diventate, nel corso degli ultimi decenni, un argomento particolarmente “caldo” nel campo della ricerca bioarcheologica. Credo possa, perciò, essere interessante pubblicare una serie di post ad esse dedicati, in modo da illustrarne le potenzialità, evidenziarne le criticità e i punti deboli, chiarire quali informazioni è possibile ottenere dalla loro applicazione e, soprattutto, quali sono alcune delle condizioni necessarie affinché i risultati eventualmente attesi possano essere raggiunti. In questo primo post verranno introdotti alcuni concetti base sugli isotopi stabili e come le caratteristiche di questi ultimi ci aiutino a rispondere ad alcuni frequenti quesiti della ricerca bioarcheologica.

La struttura di un atomo è, per sommi capi, ben nota a tutti noi. Facendo riferimento al modello proposto da Rutherford e poi perfezionato da Niels Bohr ciascun atomo è costituito da un nucleo avente carica positiva e da un certo numero di elettroni ruotanti attorno ad esso e dotati di carica negativa. Un atomo presenta cariche positive – rappresentate dai protoni del nucleo – e negative – gli elettroni – in eguale numero ed è perciò neutro dal punto di vista della carica elettrica.

Il numero di protoni presente nel nucleo caratterizza un determinato elemento ed esprime il cosiddetto Numero Atomico (Z). Ad esempio l'Idrogeno (Z= 1) ha un solo protone (e quindi un solo elettrone), l'Elio (Z=2) ne ha due, l'Ossigeno (Z= 8) ha otto protoni e così via.

 

Nel nucleo, oltre ai protoni, possono essere presenti altre particelle prive di carica, dette neutroni che, ovviamente, con la loro presenza influiscono sulla massa dell'elemento considerato rendendolo più o meno “pesante” quando presenti in minore o maggior numero. La somma di protoni e neutroni presenti nel nucleo si chiama numero di massa (A) e, poiché il numero di neutroni non dipende dal numero dei protoni, possiamo avere elementi che, mantenendo costante Z, hanno valori di A differenti: gli isotopi. Ad esempio l'Ossigeno può avere tre isotopi stabili (vedremo poi cosa vuol dire “stabile”) con valori di A pari a 16, 17 e 18; ciò significa che nel nucleo, oltre agli 8 protoni che caratterizzano l'elemento Ossigeno, sono presenti, rispettivamente, 8, 9 e 10 neutroni. Allo stesso modo il Carbonio, come visibile nella figura qui sotto, ha tre isotopi poiché il suo nucleo può presentarsi formato da 12 (6 protoni + 6 neutroni), 13 (6 protoni + 7 neutroni), e 14 (6 protoni + 8 neutroni) particelle.

Un isotopo si definisce stabile se non si trasforma (trasmuta) in qualcos'altro (isotopo o elemento) ad energia inferiore o, se lo fa, ha un tempo di decadimento talmente lungo da non essere stato misurato sperimentalmente. Il Carbonio 14 è, perciò, un isotopo radioattivo non stabile (il suo tempo di dimezzamento sappiamo essere di soli 5700 anni), mentre Carbonio 13 e Carbonio 12 sono isotopi stabili. Allo stesso modo, i tre isotopi stabili dell'Ossigeno descritti prima (16, 17 e 18) sono accompagnati da un'altra decina di isotopi radioattivi il cui tempo di decadimento è di pochi minuti.

In natura gli elementi che posseggono isotopi stabili sono 21, tra questi vi sono l'Idrogeno (¹H e ²H), il Carbonio (¹²C e ¹³C), l'Azoto (¹⁴N e ¹⁵N), l'Ossigeno (¹⁶O, ¹⁷O e ¹⁸O) e lo zolfo (³²S, ³³S, ³⁴S e ³⁶S). Come è facile intuire il numero che precede, in apice, il simbolo dell'elemento è il numero di massa (A), che come abbiamo detto caratterizza gli isotopi. Dal momento che la massa è un elemento discriminante per il loro riconoscimento, lo strumento che permette di rilevare i diversi isotopi si basa su tale caratteristica; si tratta dello spettrometro di massa, il cui utilizzo è ormai parte integrante delle tecniche analitiche applicate alla bioarcheologia.

Gli isotopi dei diversi elementi sono in grado di fornirci informazioni diverse. Ad esempio gli isotopi dell'Ossigeno ci possono aiutare nella ricostruzione dei climi e degli ambienti del passato, mentre quelli dello Zolfo ci forniscono esclusivamente dati di natura paleonutrizionale, ma avremo modo di tornare in seguito su questo argomento.

Come vi sentite? Certo, non si può negare che l'argomento sia alquanto ostico e, per questo, vi invito a lasciarmi commenti e feedback, segnalandomi soprattutto se siete interessati al tema. In ogni caso continuate a seguire i prossimi post: vi assicuro che, quando saremo arrivati al termine del percorso che ci attende, per voi la bioarcheologia degli isotopi stabili non avrà più segreti.

I nostri cari, aterosclerotici antenati...

Che il mondo dei nostri antenati non fosse proprio un’isola felice lo sospettavamo un po' tutti. Guerre, scorrerie, parassiti, infezioni batteriche e virali contribuivano, infatti, a mantenere bassa l’età media di morte delle popolazioni del passato, ma l’idea che alcune patologie - apparentemente legate allo stile di vita del mondo moderno - fossero loro risparmiate è sempre stata una sorta di “pensiero diffuso”, anche nel mondo degli archeologi.

Le ricerche paleopatologie, tuttavia, hanno progressivamente smontato anche questa errata opinione. Anche se certi radicati, quanto improbabili, assunti sono duri a morire (ho sentito con le mie orecchie affermare che “le carie nella preistoria erano rare perché il consumo di zuccheri era quasi nullo”, e non si trattava di uno studente), l’esame dei resti umani da parte degli specialisti ha dimostrato che patologie che, di solito, mettiamo in relazione con fattori reputati “moderni” come l’inquinamento dell’aria o il fumo hanno, in realtà, origini molto più antiche di quanto non si pensi.

Non deve quindi apparire sorprendente la scoperta di un gruppo di ricerca dell’Università di Durham che ha riscontrato la presenza di individui affetti, già 3000 anni fa, da aterosclerosi ad Amara West in Sudan. Gli scheletri esaminati presentavano, infatti, tracce delle minuscole e sottili placche calcificate che rivestono le arterie degli individui affetti da questa patologia, placche che, progressivamente, ostruiscono il lume arterioso causando anche trombosi e infarti. Gli scheletri esaminati sono correlabili ad individui di vario status sociale e morti ad un’età compresa tra i 35 e i 50 anni, quindi relativamente elevata per l’epoca.

La bioarcheologa Michaela Bender e la paleopatologa Charlotte Roberts hanno sottolineato l’importanza del rinvenimento che si aggiunge a quello di un individuo che presentava metastasi tumorali proveniente dalla stessa area e risalente al 1200 a.C. circa, soprattutto perché è molto difficile trovarne le prove su uno scheletro umano. 

Se è vero che fumo, obesità e stress sono tra i fattori che contribuiscono all’insorgere della patologia, è anche vero che fattori altrettanto nocivi erano presenti nella vita quotidiana della comunità di agricoltori che popolava quest’area situata a circa 750 Km a Nord di Karthoum. Ad esempio l’esposizione prolungata al fumo generato dalla cottura dei cibi, ma anche dalla produzione di manufatti fittili e dai forni per la metallurgia, può essere stata una delle cause che ha contribuito allo sviluppo dell’aterosclerosi in questi individui.

Non si tratta, però, della prima attestazione di aterosclerosi in popolazioni così antiche. Uno studio, pubblicato sulla rivista medica Lancet, condotto su 137 corpi mummificati risalenti a varie epoche. provenienti da Egitto, Perù e Alaska aveva già dimostrato, attraverso una serie di tomografie, che un terzo circa degli individui esaminati soffriva di occlusione delle arterie dovuti a depositi calcificati.

Un breve video, pubblicato su YouTube, relativo a quest'ultima ricerca, è visionabile all'hurl https://www.youtube.com/watch?v=QGsgXkmhmzk.

Il vino nell'Antico Egitto

Sabato scorso ha aperto le porte al pubblico un’interessante mostra dal titolo "Il vino nell'Antico Egitto. Il passato nel bicchiere". La mostra, che sarà ospitata nella chiesa di San Domenico di Alba - in provincia di Cuneo - rimarrà aperta sino al 19 maggio ed espone reperti cronologicamente compresi tra l’Antico Regno e l’età imperiale Romana descrivendo, anche attraverso la documentazione fotografica e iconografica la viticultura in Egitto, la produzione del vino, il suo uso in ambito alimentare e cultuale. La mostra è un'ottima occasione per parlare di vino e vigneti nell'Antico Egitto.



Il vino e le vigne nell’Antico Egitto

"Abbondante è l'uva sulle viti. In essa c'è molto succo, più che in qualsiasi anno. Bevi, inebriati, facendo quello che ti piace."*

Anche se la bevanda più diffusa presso gli Egiziani rimase sempre la birra, il vino conobbe una discreta diffusione sin dall’Antico Regno.

La vite, dono stesso di Osiride, fu sempre tenuta in considerazione presso gli egiziani. Coltivata principalmente nella regione del Delta, soprattutto nella parte orientale, ma anche in alcune oasi, sembra conoscere particolare splendore sotto i Ramessidi.

Nel Ramesseum numerosi contenitori fittili infranti erano stati utilizzati per contenere vino e le iscrizioni che riportavano indicavano la provenienza - l’area del Delta, per l’appunto - e frasi connesse con la caratterizzazione del contenuto che veniva definito come “buon vino della terza volta” o “buon vino dell’ottava volta”. A quale procedimento si riferissero esattamente quelle frasi è difficile saperlo con certezza. Possiamo certamente escludere che si trattasse di pigiature progressive perché il liquido ottenuto dopo otto passaggi del genere sarebbe un prodotto imbevibile per qualsiasi essere umano; secondo Pierre Montet, poteva trattarsi di travasature successive, effettuate per evitare che il vino si rovinasse. L’indicazione “vino dolce “ potrebbe invece indicare l’utilizzo di uve lasciate appassire, in modo da ottenere un’alta concentrazione zuccherina, ma secondo alcuni autori potrebbe trattarsi di vino nuovo, ancora con un forte sentore di mosto. La qualità della dolcezza del vino sembra essere stata particolarmente apprezzata dagli Egiziani poiché diversi testi enfatizzano questo attributo quando vogliono esaltare un buon vino, spingendosi sino al punto di affermare che esso è “più dolce del miele”.

Anche nella tomba di Tutankhamon erano presenti numerose anfore vinarie con iscrizioni in ieratico, talvolta riportate sui tappi in argilla dove troviamo scritto “vino dei possedimenti di Tutankhamon” o “buon vino dei possedimenti di Aton”, frasi che testimoniano l’esistenza di vigne reali di proprietà diretta del faraone e di vigne controllate dal clero che, probabilmente, ne girava una parte, sotto forma di tributo, al monarca.

Nel Papiro Harris Ramses III esalta così la sua opera: “Ti ho fatto dei vigneti da vino nelle oasi del sud e del nord, senza contare altri nella parte meridionale, in gran numero. Si sono moltiplicati nel Delta a centinaia di migliaia. Li ho provvisti di giardinieri presi fra i prigionieri dei paesi stranieri…”.

Le fonti iconografiche ci hanno tramandato diverse scene relative alla vendemmia: i grappoli venivano staccati con le dita, senza l’aiuto di coltelli o attrezzi simili, e sistemati in cesti di vimini che venivano trasportati sulla testa. L’uva, raccolta in bassi bacili, era pestata con i piedi e gli uomini addetti alla bisogna si sostenevano a delle corde, appese ad una trave di legno che si trovava sulle loro teste. In una raffigurazione di pigiatura nella tomba di Mera, visir di Pepi I, alcuni suonatori allietano o, più probabilmente, danno il ritmo agli uomini che “danzano” nel bacile pieno d’uva. Il succo ottenuto defluiva da alcune aperture e veniva raccolto in un catino posto in basso.

La pigiatura, ovviamente, non poteva essere molto efficiente, perciò bisognava procedere ad un’ulteriore spremitura dei grappoli già schiacciati. Questi venivano messi in un sacco robusto che veniva ritorto e strizzato per mezzo di pertiche, mentre un inserviente badava che il prezioso succo non cadesse per terra a causa delle oscillazioni dell’involto.

Il mosto era poi travasato in anfore a fondo piatto per la fermentazione e successivamente travasato, per l’eventuale trasporto, in tipiche anfore di forma allungata, con fondo a punta, grandi anse e collo stretto. Simili contenitori erano portati a spalla o sospesi a una pertica in modo da essere trasportati da due persone.

Tutte le operazioni si svolgevano, per lo più, alla presenza di uno scriba a cui era demandato anche il compito di “etichettare” le anfore apponendovi le indicazioni sulla provenienza, le proprietà o l’annata.

Le immagini della vendemmia e della pigiatura mostrano, talvolta, la figura del serpente sormontata dal disco lunare. Si tratta della raffigurazione della dea Renutet, divinità-madre patrona delle messi, ma anche delle cantine e dell’uva.

*Petosiris, testi 43 e 44.




Il vino nell'Antico Egitto. Il passato nel bicchiere. Chiesa di San Domenico, Alba (CN)

Dal 22.03.2014 al 19.05.2014

Maggiori informazioni al link http://www.targatocn.it/2014/03/24/leggi-notizia/argomenti/eventi/articolo/il-vino-nellantico-egitto-il-passato-nel-bicchiere-ad-alba.html

Un blog sulla bioarcheologia, perché?

Creare un blog che parli di bioarcheologia? Ma a chi vuoi che interessi...

Ho deciso di creare un blog tutto mio che parli di bioarcheologia perché non volevo si spezzasse il filo che, per anni, mi ha legato agli studenti che ho avuto la fortuna di veder transitare nel mio laboratorio, per soddisfare la richiesta di informazioni di coloro i quali mi chiedono notizie, curiosità, chiarimenti o bibliografia utile sull'argomento e, infine, per fare sul web quello che - poco modestamente - credo di saper fare meglio: raccontare, spiegare, aiutare a comprendere. Attraverso i miei post spero di riuscire ad accompagnarvi numerosi in un lungo viaggio nel tempo, seguendo il filo d'Arianna del rapporto tra uomo e esseri viventi nel corso di oltre due milioni di anni. Per capire che non siamo stati "altro" rispetto alla natura che ci circondava; e che ancora oggi non lo siamo.