Roma – Circa 50.000 anni fa, il Nord America era governato dalla megafauna. Grossi mammut vagavano per la tundra, mentre le foreste ospitavano imponenti mastodonti, feroci tigri dai denti a sciabola ed enormi lupi. Bisonti e cammelli straordinariamente alti si muovevano in branchi attraverso il continente, mentre castori giganti solcavano i suoi laghi e stagni. Immensi bradipi terrestri del peso di oltre 1.000 kg sono stati trovati in molte regioni a est delle Montagne Rocciose.
E poi, alla fine dell’ultima era glaciale, la maggior parte della megafauna del Nord America scomparve. Come e perché rimane fortemente controverso. Alcuni ricercatori ritengono che l’arrivo dell’uomo sia stato fondamentale. Forse gli animali venivano cacciati e mangiati, o forse gli esseri umani semplicemente alteravano i loro habitat o gareggiavano per fonti alimentari vitali. Ma altri ricercatori sostengono che la colpa sia del cambiamento climatico, poiché la Terra si è scongelata dopo diverse migliaia di anni di temperature glaciali, cambiando gli ambienti più velocemente di quanto la megafauna potesse adattarsi. Il disaccordo tra queste due scuole è stato feroce e i dibattiti controversi.
Nonostante decenni di studi, il mistero dell’era glaciale rimane irrisolto. Semplicemente non abbiamo prove sufficienti a questo punto per escludere uno scenario o l’altro – o addirittura altre spiegazioni che sono state proposte (ad esempio una malattia, un evento di impatto di una cometa, una combinazione di fattori). Uno dei motivi è che molte delle ossa attraverso le quali tracciamo la presenza della megafauna sono frammentate e difficili da identificare. Mentre alcuni siti preservano molto bene i resti della megafauna, in altri le condizioni sono state dure per le ossa degli animali, consumandole in frammenti più piccoli che sono troppo alterati per essere identificati. Questi processi di decadimento includono esposizione, abrasione, rottura e decadimento biomolecolare.
Tali problemi ci lasciano privi di informazioni critiche su dove erano distribuite particolari specie megafaunali, esattamente quando scomparvero e come hanno risposto all’arrivo degli esseri umani o all’alterazione climatica degli ambienti nel tardo Pleistocene.
Applicazione della tecnologia moderna alle vecchie ossa
Il lavoro, pubblicato su Frontiers in Mammal Science, si è proposto di affrontare questo deficit di informazione. Per fare ciò, abbiamo rivolto la nostra attenzione alle eccezionali collezioni dello Smithsonian National Museum of Natural History di Washington, DC. Ospitando i reperti di numerosi scavi archeologici condotti negli ultimi cento anni, il Museo è uno straordinario serbatoio di ossa di animali profondamente rilevanti per la questione di come si estinse la megafauna del Nord America. Eppure molti di questi resti sono fortemente frammentati e non identificabili, il che significa che la loro capacità di far luce su questa questione è stata, almeno fino ad ora, limitata.
USNM 23792, Mammuthus primigenius, o Woolly Mammoth (composito), Dipartimento di Paleobiologia, Smithsonian Institution.
CREDITO
Foto di Gary Mulcahey.
Fortunatamente, gli ultimi anni hanno visto lo sviluppo di nuovi metodi biomolecolari di esplorazione archeologica. Invece di andare a scavare nuovi siti, gli archeologi rivolgono sempre più la loro attenzione al laboratorio scientifico, utilizzando nuove tecniche per sondare il materiale esistente. Una di queste nuove tecniche si chiama ZooMS – abbreviazione di Zooarchaeology by Mass Spectrometry. Il metodo si basa sul fatto che mentre la maggior parte delle proteine si degradano rapidamente dopo la morte di un animale, alcune, come il collagene osseo, possono conservarsi per lunghi periodi di tempo. Poiché le proteine del collagene spesso differiscono in modo piccolo e sottile tra i diversi gruppi tassonomici di animali e persino tra le singole specie, le sequenze di collagene possono fornire una sorta di codice a barre molecolare per aiutare a identificare frammenti ossei che sarebbero altrimenti non identificabili. Pertanto, i segmenti proteici di collagene estratti da minuscole quantità di ossa possono essere separati e analizzati su uno spettrometro di massa per eseguire identificazioni di ossa residue che gli zooarcheologi tradizionali non possono.
Selezione del materiale archeologico per lo studio
Abbiamo deciso di utilizzare questo metodo per rivisitare il materiale archiviato dello Smithsonian Museum. Il nostro studio era uno studio pilota che poneva la domanda chiave: le ossa conservate nello Smithsonian Museum avrebbero preservato abbastanza collagene da consentirci di saperne di più sul materiale osseo frammentato nei suoi magazzini? La risposta non era ovvia, perché molti degli scavi avevano avuto luogo decenni fa. Sebbene il materiale fosse stato immagazzinato negli ultimi dieci anni circa in una struttura all’avanguardia e climatizzata, la data anticipata degli scavi ha fatto sì che gli standard moderni non fossero necessariamente applicati alla loro movimentazione, lavorazione e stoccaggio presso tutte le fasi.
Abbiamo esaminato il materiale osseo proveniente da cinque siti archeologici. I siti risalivano tutti al tardo Pleistocene/primo Olocene (da circa 13.000 a 10.000 anni solari prima del presente) o prima e si trovavano in Colorado, negli Stati Uniti occidentali. Il primo era stato scavato nel 1934, l’ultimo nel 1981. Sebbene parte del materiale proveniente dai siti fosse identificabile, gran parte di esso era altamente frammentato e non conservava caratteristiche diagnostiche che potessero consentire l’identificazione zooarcheologica di specie, genere o addirittura famiglia. Alcuni frammenti ossei sembravano decisamente poco promettenti: erano sbiancati e rovinati dalle intemperie, o con i bordi arrotondati, suggerendo che fossero stati trasportati dall’acqua o dai sedimenti prima della sepoltura nel sito.
Alla scoperta dell’eccellente conservazione biomolecolare
Ciò che abbiamo trovato ci ha sorpreso. Nonostante l’età di molte collezioni, l’aspetto poco promettente di gran parte del materiale e l’antica origine delle ossa stesse, hanno prodotto risultati eccellenti con ZooMS. In effetti, un notevole 80% delle ossa campionate ha prodotto collagene sufficiente per le identificazioni ZooMS. Il 73% potrebbe essere identificato a livello di genere.
I taxa che abbiamo identificato utilizzando ZooMS includevano Bison , Mammuthus (il genere a cui appartengono i mammut), Camelidae (la famiglia dei cammelli) e forse Mammut (il genere a cui appartengono i mastodonti). In alcuni casi, abbiamo potuto assegnare i campioni solo ad ampi gruppi tassonomici perché molti animali nordamericani non dispongono ancora delle librerie di riferimento ZooMS. Questi database, che sono relativamente ben sviluppati per l’Eurasia ma non per altre regioni, sono essenziali per identificare gli spettri prodotti da un campione quando lo eseguiamo su uno spettrometro di massa.
I nostri risultati hanno importanti implicazioni per le collezioni museali. Il materiale che abbiamo esaminato è in ogni modo il cugino povero del materiale affascinante che viene esposto nei musei di storia naturale. A vederle, queste ossa animali altamente frammentarie, piccole e non diagnostiche sono poco interessanti e superficialmente prive di informazioni. Ma come altri strumenti biomolecolari, ZooMS sta rivelando le ricche informazioni conservate in campioni trascurati che per decenni non hanno attirato né i ricercatori né l’attenzione dei visitatori.
I nostri risultati evidenziano anche il potenziale di tali raccolte per affrontare i dibattiti in corso su esattamente quando, dove e come la megafauna si è estinta. Aprendo all’analisi il materiale osseo frammentato che costituisce gran parte della documentazione della megafauna, ZooMS ha il potenziale per contribuire a fornire molti nuovi dati di ricerca per affrontare domande di lunga data sulle estinzioni della megafauna. ZooMS offre un modo relativamente semplice, rapido ed economico per estrarre nuove informazioni da siti scavati molto tempo fa.
La nostra ricerca evidenzia anche l’importanza di preservare le collezioni archeologiche. Quando i ricercatori e le istituzioni sono a corto di finanziamenti, i manufatti archeologici e le ossa che non sono affascinanti o di evidente beneficio immediato possono essere trascurati o addirittura scartati. È fondamentale che i musei ricevano finanziamenti adeguati per prendersi cura e ospitare i resti archeologici a lungo termine. Come mostra la nostra analisi, materiale così antico può trovare nuova vita in modi inaspettati: in questo caso, permettendoci di utilizzare minuscoli frammenti di ossa per aiutarci ad avvicinarci un po’ di più alla risoluzione del mistero del perché alcuni dei più grandi animali mai esistiti sulla Terra sono scomparsi dai paesaggi di antico Nord America.(30Science.com)
