EA-IRMS: Tracking human and animal dietary habits using isotope fingerprints recorded in bone collagen

Význam tématu

Studium stabilních izotopů uhlíku, dusíku a síry v kolagenu kostí umožňuje rekonstruovat stravovací návyky a geografický původ lidských a zvířecích populací. Izotopové otisky odrážejí poměry bílkovinných složek v potravě a prostředí, ze kterého suroviny pocházejí. Tento přístup nachází uplatnění v archeologii, paleodietologii, forenzních vědách i ekologii.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem aplikace bylo demonstrovat možnost současného stanovení δ13C, δ15N a δ34S v malém množství kostního kolagenu (1 mg) pomocí systému Thermo Scientific EA IsoLink IRMS. Studie ukazuje, že lze dosáhnout vysoké přesnosti a rozlišit stravovací vzorce dobytka, lidí a mamutů na základě izotopových vzorků.

Použitá instrumentace

• EA IsoLink IRMS System (Thermo Scientific) s MAS Plus Autosamplerem
• Kompatibilní spalovací reaktor při 1020 °C s oxidátorem (anhydrid wolframový) a reduktorem (měděné dráty)
• Rychlým GC oddělujícím plyny N2, CO2 a SO2
• DELTA V IRMS spojené s rozhraním ConFlo IV

Hlavní výsledky a diskuse

Analýza ukázala vysokou opakovatelnost (většinou ≤0,1‰) ve stanovení δ13C, δ15N a δ34S. Hodnoty pro skot odrážely kombinaci C3 a C4 rostlin, u lidských vzorků se projevoval vliv mořských zdrojů bílkovin, zejména ryb. U mamutů bylo pozorováno odlišné izotopové rozpětí, potvrzující odlišné potravní zdroje. Graf δ15N vs. δ34S umožnil jasnou separaci vzorků podle druhu kolagenu a stravovací strategie.

Přínosy a praktické využití metody

Současné stanovení všech tří izotopů na 1 mg kolagenu zkracuje dobu analýzy pod 10 minut a snižuje spotřebu heliového nosného plynu na méně než 1,4 l na vzorek. Tento postup minimalizuje nároky na vzorky, zvyšuje propustnost laboratoře a snižuje celkové náklady. Metoda je vhodná pro archeologické výzkumy, forenzní identifikaci původu a ekologické studie migrace a prostředí.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Integrace s analýzami dalších izotopů (např. kyslíku, vodíku) pro komplexnější paleoklíma data
• Sledování migrace jedinců pomocí multidisciplinárních izotopových otisků
• Automatizace přípravy vzorků a on-line propojení více izotopových technik
• Rozšíření databází izotopových profilů pro regionální a druhové srovnání

Závěr

Popsaná metodika umožňuje efektivní, spolehlivé a rychlé získávání izotopových údajů δ13C, δ15N a δ34S z minimálního množství kostního kolagenu. Díky redukci požadavků na vzorek a optimalizaci instrumentace je metoda perspektivní pro různé obory zabývající se rekonstrukcí stravovacích a environmentálních podmínek minulosti i současnosti.

Reference

1. Nehlich O, Oelze VM, Jay M, Conrad M, Stäuble H, Teegen W-R, Richards MP. Sulfur isotope ratios of multi-period archaeological skeletal remains from central Germany: A dietary study. Anthropologie. 2014;LII(1):15-33.