Paleoproteomics
Karthaagse munt uit Iberië; dankzij paleoproteomics is vast te stellen welke olfantensoort dit is (British Museum)
Ik heb al vaker geblogd over bioarcheologische onderwerpen, zoals het DNA-onderzoek en het isotopenonderzoek. Over antieke eiwitten (proteïnen) heb ik het echter nog niet gehad, maar die zijn wel de moeite waard. Het is bijvoorbeeld mogelijk om in antiek aardewerk na vele eeuwen nog sporen te vinden van bijvoorbeeld zuivel. Zo kunnen onderzoekers uitspraken doen over de toenmalige voeding, wat weer kan leiden tot inzicht in de toenmalige volksgezondheid. Ook zijn uitspraken mogelijk over antieke ziektes. Een team uit Nottingham is er bijvoorbeeld in augustus 2023 in geslaagd om oeroude antistoffen te identificeren in het tandglazuur van iemand die ooit afweer had opgebouwd tegen het virus dat de ziekte van Pfeiffer veroorzaakt.
De monsters zijn niet alleen uit tandglazuur te nemen, maar ook uit botmateriaal, tandsteen, keramiek, textiel, perkament en papyrus. Een van de voordelen van dit type onderzoek, dat wel wordt aangeduid als paleoproteomics, is dat eiwitten opvallend goed bewaard blijven. Eitwitonderzoekers kunnen daardoor dieper het verleden in dan bijvoorbeeld hun collega’s die zich bezighouden met antiek DNA.
Massaspectroscopie
Dit type onderzoek is jong. Om macromoleculen als eiwitten te analyseren is namelijk een betrekkelijk nieuwe techniek verondersteld, die de onderzoekers aanduiden als massaspectroscopie. Die naam is een beetje misleidend. Bij spectroscopie bepalen analisten de samenstelling van een monster door er licht op te werpen; het monster weerkaatst dat licht op verschillende golflengten, die verraden waaruit het monster bestaat. Massaspectroscopie heeft hiermee niets te maken; het gaat niet om golflengtes.
Ik ben nu een beetje buiten mijn veld, maar zal proberen uit te leggen hoe het wel werkt. (Ik houd me aanbevolen voor verbetering.) Bij massaspectroscopie sublimeren analisten een monster – het verandert dus in één klap van een vaste stof in een gas zonder de gebruikelijke tussenstap van vloeistof – en ioniseren het. Doordat elk geïoniseerd atoom in een magnetisch veld een eigen baan volgt, raken ze de detector op verschillende plaatsen, en daarmee hebben we de signatuur van het monster. Dat signatuur is dus niet gebaseerd op golflengte maar op massa en lading.
Een van de eerste oudheidkundige toepassingen van massaspectroscopie was bij koolstofdateringen. Traditioneel werkten analisten met geigertellers en dat kon uren, dagen duren. De waarschijnlijkheidsmarges waren breed. Nu sublimeren ze het monster en hebben ze snel een meting met een smalle marge; de scherpe datering van de Lijkwade van Turijn is het beroemd vroeg voorbeeld.
Eiwitten
Het sublimeren van een monster is redelijk verwoestend. Eind vorige eeuw slaagden scheikundigen er echter in de methode te verfijnen door het monster vloeibaar te maken. Dit heet zachte ionisatie. Bijkomend voordeel was dat de monsters nog kleiner konden zijn. De ontwerpers van deze methode kregen daarvoor in 2002 de Nobelprijs.
Hiermee was de analyse van oer-, oeroude eiwitten binnen handbereik gekomen en verwierven oudheidkundigen een nieuw venster op de wijze waarop mensen in de Prehistorie, Oudheid en Middeleeuwen omgingen met dieren en met hun leefomgeving. Ook paleontologen hebben een schat aan informatie gekregen.
Onlangs heeft het Metropolitan Museum in New York zestien honderden tot duizenden jaren oude ivoren voorwerpen laten onderzoeken door een laboratorium in Bordeaux. Daarbij volstonden superkleine monsters, die hooguit enkele nanogrammen wogen. Evengoed viel een massaspectrogram te maken waarin allerlei aminozuren herkenbaar waren, waarmee viel vast te stellen van welke dieren het ivoor afkomstig was: een laatmiddeleeuws schaakstuk bleek bijvoorbeeld gemaakt te zijn van de tanden van een potvis. Andere voorwerpen waren gemaakt van het gewei van een hertachtige.
–achtige: hier zit vooralsnog een probleem. We zouden preciezer willen zijn: er bestaan vele tientallen hertensoorten, die ruwweg dezelfde aminozuursequenties hebben. De uitdaging waarvoor de onderzoekers staan, is het verfijnen van de database.
Paleoproteomics en olifanten
Wat ons brengt bij de Afrikaanse olifanten. Het ivoor van hun slagstanden lijkt sterk op dat van nijlpaarden. Het is met ramanspectroscopie, waarover ik al eerder schreef, uit elkaar te houden, maar inmiddels is de paleoproteomische database verbeterd.
En daarmee komt de oplossing in zicht voor dat grote raadsel der antieke krijgsgeschiedenis, dat uiterst der oudheidkunde: welke olifanten zetten de Ptolemaïsche Egyptenaren en Karthagers in? Zeker geen Indische olifanten, maar welke Afrikaanse soort? De grote savanneolifant, die is uit te rusten met torens, of de kleinere bosolifant, die eerder een groot uitgevallen soort paard is? Ik heb het vraagstuk al eens uitgelegd; het lijkt vervuild te zijn geraakt door een opmerking van de geschiedschrijver Polybios, die ergens opmerkt dat de Egyptische olifanten kleiner waren dan de Indische olifanten van hun tegenstanders. Dat zou duiden op bosolifanten, en er is geopperd dat savanneolifanten moeilijker te trainen zouden zijn. Die hypothese is vervolgens een quasi-zekerheid geworden, door iedereen overgeschreven en naverteld, maar nooit getoetst.
Er is op verschillende plaatsen Karthaags ivoor gevonden, en we zullen de uitkomst binnen een paar jaar wel horen. Ik ben benieuwd. Want het is toch wel opvallend dat de olifanten waarom Hannibal zo beroemd is geworden, in geen enkele veldslag een beslissende rol hebben gespeeld: op de Povlakte schrikten ze de Romeinen niet af en in Zama sloegen ze op hol. Misschien waren het kleine bosolifanten waar de Hannibals tegenstanders niet bang voor waren, wellicht waren het – daarop duidt het eerste DNA-bewijs – grote savanneolifanten en waren ze inderdaad slecht te trainen.
Wie zal het zeggen? Uiteraard is de krijgsgeschiedenis niet zo belangrijk, maar het feit dat oudheidkundigen antiek eiwit kunnen analyseren is dat wél. Zoals gezegd: paleoproteomics openen een nieuw venster op de wijze waarop mensen in de Oudheid omgingen met dieren en met hun leefomgeving.
[Bron. De oudheidkundige wetenschappen bieden meer dan feitjes, wistjedatjes en trivaliteitjes. Het zijn in de eerste plaats wetenschappen. Een overzicht van vergelijkbare stukjes is daar.]
#bioarcheologie #DNAOnderzoek #eiwitten #Hannibal #isotopenonderzoek #ivoor #koolstofdatering #krijgsgeschiedenis #LijkwadeVanTurijn #massaspectroscopie #MetropolitanMuseum #nijlpaard #Nobelprijs #olifant #paleoproteomics #potvis #ramanspectroscopie #virus #ziekteVanPfeiffer
