Rabino Massa, E., 2001. Contibuto alla paleobiologia mediante l'analisi dei reperti non ossei della collezione "G. Marro". Antropo, 0, 23-33. www.didac.ehu.es/antropo
Contibuto alla paleobiologia mediante l'analisi dei reperti non ossei della collezione "G. Marro"
Emma Rabino Massa
Dipartimento di Biologia Animale e dell'Uomo. Università di Torino. Via Accademia Albertina, 17. 10123 Torino. Tel. 39 011 8122374. E-mail: rabino@dba.unito.it
Parole chiave: Paleobiologia, Reperti non ossei, Mummie egiziane
Riassunto
Le indagini di paleobiologia effettuate sui resti non ossei possono contribuire alla definizione delle caratteristiche biologiche degli individui e delle popolazioni a cui essi appartengono, fornendo interessanti informazioni sulla loro tipologia, sulla struttura genetica e sul rapporto uomo-ambiente, considerando cioè abitudini di vita e aspetti paleonutrizionali e paleopatologici.
Sui resti non ossei della collezione Egiziana "G. Marro" sono state compiute indagini, avvalendosi di tecniche istologiche e immunoistochimiche, cromatografiche, serologiche, genetiche e radiologiche.
Nella breve nota vengono sintetizzate le possibilità di indagine e i risultati delle suddette ricerche, che hanno permesso di integrare i dati storici con quelli biologici in una più completa descrizione antropologica di questa antica popolazione.
Abstract
Paleobiological analyses of non-osseous remains can contribute to the definition of the biological characteristics of individuals and the populations to which they belong, providing interesting information about their typology, genetic structure and the human-environment relationship, i.e. a consideration of lifestyles and paleonutritional and paleopathological aspects.
We have analyzed non-osseous remains from the "G. Marro" Egyptian collection, employing histological, immunohistochemical, chromatographic, serological, genetic and radiological techniques.
Our short note summarizes the possibilities for analysis and the results of our research, which have allowed us to integrate historical information with biological data for a more complete anthropological description of this ancient population.
Le indagini di paleobiologia effettuate sui resti non ossei possono contribuire alla definizione delle caratteristiche biologiche degli individui e delle popolazioni a cui essi appartengono, fornendo interessanti informazioni sulla loro tipologia, sulla struttura genetica e sul rapporto uomo-ambiente, considerando cioè abitudini di vita e aspetti paleonutrizionali e paleopatologici. L'analisi dei resti non ossei della collezione Egiziana "G. Marro" ha permesso di integrare i dati storici con quelli biologici in una più completa ricostruzione della storia di questa antica popolazione. Le ricerche hanno fornito risultati molto soddisfacenti grazie anche al buono stato di conservazione dei reperti.
Sulle mummie della collezione "G. Marro" sono state compiute indagini, avvalendosi di tecniche istologiche e immunoistochimiche, cromatografiche, serologiche, genetiche e radiologiche; il materiale idoneo per le analisi è stato prelevato nella quantità minima per assicurare una corretta lettura del risultato, evitando il più possibile di compromettere l'integrità del reperto.
Da mummie della collezione "G. Marro" sono stati prelevati campioni di tessuti diversi; essi si presentavano di colore scuro, duri e secchi; sono stati sottoposti a un processo di reidratazione secondo una metodica appositamente studiata; sono state quindi eseguite le colorazioni di "routine" e specifiche secondo le metodiche tradizionali (Chiarelli et al., 1967a; Fulcheri et al., 1992).
L'applicazione di queste tecniche ha fornito ottimi risultati, dimostrando un buono stato di conservazione dei differenti tessuti evidenziando strutture istologiche e cellulari ancora ben raffrontabili con quelle dei preparati freschi: se ne riportano, qui di seguito, alcuni esempi.
Il tessuto che si è presentato nel migliore stato di conservazione è quello cartilagineo auricolare. In molte sezioni colorate con Galgano sono stati evidenziati i gruppi isogeni e talora è stato possibile intravedere le singole cellule in essi contenute. Risultano inoltre anche in buono stato di conservazione strutture extracellulari quali le fibre elastiche e collagene (Rabino et al., 1972).
Figura 1. Arteria di piccolo calibro (140 X)
Figure 1. Artery of small calibre (140 X)
In altri preparati sono risultate ben visualizzabili strutture cave con spesse pareti, in cui è stato possibilile riconoscere, previa colorazione con il metodo di Mallory, fasci di collagene colorati in azzurro. Queste strutture sono state interpretate come arterie di piccolo calibro (Fig. 1); la superficie interna del lume si presentava festonata con il caratteristico aspetto della elastica interna; il lume risultava occupato da materiale che, con fuxina, si è colorato in rosso e si può supporre sia derivato dalla fusione di elementi figurati del sangue (Fig. 2a, 2b).
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Figura 2a . Elementi figurati del sangue (700 X) Figure 2a . Blood elements (700 X) |
Figura 2b . Globuli rossi (280 X) Figure 2b . Red cells (280 X) |
In alcune sezioni, insieme ai globuli rossi, sono state individuate altre cellule che, con buona certezza, possono essere considerate globuli bianchi (Chiarelli et al., 1967b).
In sezioni trasversali di palpebra è stato evidenziato (colorazione Galgano) un epitelio pavimentoso pluristratificato, con strato corneo ben identificabile, sotto il quale è stato possibile distinguere lo strato dermico e quello adiposo. E' risultata inoltre chiaramente riconoscibile la stratificazione tipica dell'epidermide; in molti campioni, infatti, si è potuta notare la distinzione tra lo strato germinativo e gli strati soprastanti (spinoso e corneo) (Rabino, 1981).
Con le tecniche istologiche si possono inoltre ottenere informazioni di notevole interesse antropologico; lo studio della cute, infatti, può permettere di individuare il colore della pelle, basandosi sulla "classificazione" delle popolazioni, in leucodermi, xantodermi e melanodermi. A questo proposito l'esame istologico ha permesso di accertare, nei reperti della collezione "G Marro", la presenza di granuli di melanina ancora ben conservati ed evidenziabili nel citoplasma delle cellule dello strato basale (Fig. 3)
Figura 3. Sezione di epitelio pluristratificato (140 X)
Figure 3. Section of pluristratified epithelium (140 X)
L'istologia trova buona applicazione anche nell'ambito della paleopatologia; infatti con queste tecniche è stato possibile diagnosticare malattie che non lasciano segni sull'osso quali quelle dovute a parassiti ancora evidenziabili (Sandison, 1969). Ad esempio, nello strato corneo della pelle del piede di una mummie sono state osservate strutture ascrivibili al parassita Schistosoma e una che può essere interpretata verosimilmente come una larva di Anchylostoma (Rabino, 1983) (Fig. 4).
Figura 4. Stadio larvale di Nematode (140 X)
Figure 4. Larval stadium of Nematode (140 X)
Altro aspetto patologico di particolare importanza è stato il riconoscimento di segni di arteriosclerosi nella carotide di una mummia Egiziana del Medio Regno (Rabino, 1972; Sandison, 1962) (Fig. 5).
Con tecniche immunoistochimiche è stato, infine, possibile riconoscere componenti tissutali quali cheratine, actina, miosina, mioglobina, lo studio delle quali contribuisce alla caratterizzazione genetica delle popolazioni (Fulcheri et al., 1986).
Figura 5. Sezione trasversa di carotide con degenerazione di tipo aterosclerotico (100 X)
Figura 5. Section of carotid artery with arterioscletic change (100 X)
Considerato il buono stato di conservazione dei tessuti e il mantenimento delle loro proprietà istochimiche è stato effettuato uno studio sulle caratteristiche chimiche, biochimiche e macromolecolari che le proteine di queste strutture hanno mantenuto. In particolare, con tecniche cromatografiche, si sono ottenute informazioni sulla composizione in aminoacidi di particolari tessuti e sulla quantità di questi in forma libera e legata a formare catene polipeptidiche.
Sono stati esaminati in particolare campioni di tessuto muscolare e di tendine (Fig. 6); il contenuto in aminoacidi liberi è stato valutato in una percentuale paragonabile a quella che si riscontra nei tessuti freschi, confermando così il buono stato di conservazione delle proteine (Michelin et al., 1972).
Figura 6. Tessuto muscolare (400 X)
Figure 6. Muscular tissue (400 X)
La ricostruzione della storia biologica di un'antica popolazione risulta più completa grazie al contributo della paleoserologia, che si propone di determinare la struttura genetica di una popolazione, utilizzando i gruppi sanguigni come marcatori genetici. Nell'ambito del programma di studio delle mummie, è stato determinato il gruppo sanguigno ed in seguito ne è stata calcolata la frequenza genica che, confrontata con quella di altre popolazioni della stessa area geografica, ha permesso una valutazione delle distanze biologiche (Rabino et al. 1990) (Fig. 7).
La determinazione del gruppo sanguigno del sistema A B O nei resti antichi è resa possibile dalla presenza delle sostanze gruppo specifiche A, B, H su tutte le cellule del corpo, pressoché uniformemente, oltre che sulle membrane dei globuli rossi e nei fluidi organici dell'individuo. La natura di queste sostanze antigeniche le rende inoltre resistenti alle sollecitazioni chimico-fisiche dell'ambiente, permettendo la loro identificazione, anche a notevole distanza di tempo dalla morte dell'individuo, nei resti scheletrici come nei tessuti mummificati, nei denti e nei capelli.
Al fine di ottenere ulteriori conoscenze sulle caratteristiche genetiche nei campioni della collezione "G. Marro"si sono effettuate indagini sul DNA: sono stati analizzati denti e tessuti di diversa natura istologica. I risultati ottenuti hanno dimostrato l'affidabilità della tecnica impiegata e il buono stato di conservazione del DNA umano estratto; è stata infatti verificata l'integrità delle sequenze nucleotidiche nella prospettiva di una possibile ricostruzione di sequenze geniche: a tale scopo è stato amplificato il locus HLA DQ a situato sul cromosoma 6 e pertanto specifico dell'uomo (Rabino et al., 1991; Rabino et al., 1992).
Figura 7. Distanze genetiche tra le popolazioni egiziane antiche e attuali
Figure 7. Genetic distances between ancient and actual Egyptian populations
Tale tecnica, anche alla luce del suo elevato costo, viene utilizzata per indagini mirate, per esempio, nella verifica dello stato di conservazione del DNA o nella ricerca di patologie genetiche quali le mutazioni dei geni b globinici, responsabili della talassemia, che si rivelano particolarmente interessanti data la provenienza mediterranea del campione da studiare (Rabino, 1977; Rabino, 1996).
La ricerca futura prevede un approfondimento dello studio delle mummie mediante l'utilizzo di analisi radioisotopiche e conseguente acquisizione di immagini allo scanner.
I sistemi impiegati per l'acquisizione delle immagini sono di due tipi: scanner classico ELSCINT e scanner ad acquisizione spiralata SIEMENS.
Le informazioni così ottenute saranno successivamente trasferite su di un programma informatico di trattamento dell'immagine tridimensionale che, a partire dalle sezioni scannerizzate, ricostruisce in tre dimensioni l'immagine originale.
Il lavoro di studio verrà svolto interamente sull'immagine volumica del reperto anatomico da analizzare, attraverso il mezzo informatico.
Tale tecnica è attualmente in corso di applicazione su alcune teste mummificate della collezione "G. Marro". I risultati attualmente in nostro possesso, relativi a 3 teste esaminate, sono particolarmente interessanti e hanno dimostrato la presenza, all'interno della scatola cranica, del cervello mummificato e perfettamente conservato di cui si apprezzano ancora le circonvoluzioni cerebrali. Sempre con l'utilizzo dello scanner si sono individuate le vie di accesso all'encefalo di cui sono stati prelevati alcuni frammenti per lo studio istologico. In un caso è stata notata la presenza di una voluminosa esostosi intra-cranica nella parte destra dell'osso occipitale: tale formazione sarà oggetto di indagini più approfondite.
Analisi dei capelli
Nei casi in cui le mummie presentino capelli, è possibile effettuare, su questi, esami di tipo morfologico e strutturale che possono fornire importanti informazioni sulle caratteristiche biologiche delle antiche popolazioni, rappresentando un serbatoio di informazioni facilmente accessibile, abbondante e non devastante per l'integrità del reperto mummificato.
Su questi reperti si possono condurre indagini serologiche e genetiche (determinazione del gruppo sanguigno e tipizzazione del DNA) e ricerche finalizzate alla valutazione dell'aspetto morfologico e strutturale a diversi livelli (analisi al tricocicloforo, al M.O., al S.E.M. e studio delle componenti proteiche ed elementari mediante elettroforesi, mineralogramma e radiazione di sincrotrone) (Meaglia et al., 1996).
Le indagini serologiche e genetiche sono indicative nell'individuazione delle origini di una popolazione e sono inoltre utili per ricostruirne le dinamiche e gli incroci che la caratterizzano.
Le analisi morfologiche e strutturali, invece, forniscono importanti indicazioni sia per individuare segni di patologie, sia per ricostruire le abitudini alimentari dell'individuo e, più estesamente, della popolazione.
Lo studio delle condizioni generali del capello è, inoltre, particolarmente utile in paleopatologia perchè da esso derivano informazioni su eventi patologici che, intra vitam, sono stati indelebilmente "registrati" nei capelli sotto forma di anomalie di crescita, di accumuli di sostanze tossiche o presenze quantitativamente alterate di costituenti elementari.
Analisi al M.O.
L'osservazione al M.O. permette di valutare le caratteristiche della sostanza midollare e della corteccia di cui risultano evidenti le cellule fusiformi; sono inoltre evidenziabili le cellule embricate della cuticola esterna
Con questa metodica si possono anche apprezzare le variazioni di calibro del fusto e le sue anomalie.
Nei reperti prelevati dalle mummie della collezione "G. Marro" è stato possibile notare che le cellule dello strato cuticolare sono ancora ben conservate, così come la sostanza midollare la quale presentava differenti gradi di conservazione (Fig. 8).
Figura 8. Capello con differenti gradi di conservazione della sostanza midollare (30 X)
Figure 8. Hair with differet conservation of medullar substance (30 X)
Si sono inoltre evidenziati ingrossamenti di calibro del fusto, caratteristici della tricoressi nodosa (Fig. 9), patologia dovuta ad agenti ambientali di tipo fisico o chimico (eccessivo calore del sole, trattamenti cosmetici); questa patologia esita nella frattura del capello nel punto interessato dal fenomeno. In altri campioni si sono osservati restringimenti del calibro, analoghi a quelli che, come la tricoressi nodosa, si riscontrano in capelli di soggetti viventi: le diminuzioni del calibro sono dovute a stati di sofferenza acuti e/o cronici dell'organismo, che comportano una minor efficienza del bulbo pilifero con conseguente rallentamento della sua attività.
Figura 9. Ingrossamento del calibro del capello riconducibile a tricoressi nodosa (30 X)
Figure 9. Increase of hair caliber due to a tricoressi nodosa pathology (30 X)
La microscopia ottica si rivela utile, inoltre, per lo studio della forma della sezione trasversale del capello: nei preparati di capelli di mummie della collezione "G. Marro" le sezioni sono apparse chiaramente ellittiche.
Analisi al S.E.M.
E' ormai indiscussa la validità dell'uso del S.E.M. come mezzo di indagine grazie alla tridimensionalità dell'immagine fornita e all'ampia gamma di ingrandimenti possibili con cui si può procedere all'osservazione dei campioni.
Figura 10. Cellule della cuticola di un capello egiziano antico (1050 X 0,7)
Figure 10. Cuticular cells of ancient Egyptian hair (1050 X 0,7)
Questo strumento risulta particolarmente utile per studiare le cellule cuticolari (Fig. 10), le lesioni superficiali e/o profonde, gli eventuali parassiti (anche sottocuticolari) e le caratteristiche delle superfici trasversali di rottura (grado di porosità o fibrosità) (Fig.11).
Figura 11. Superfici trasversali di rottura di capelli egiziani antichi (580 X 0,7)
Figure 11. Breakage surface of ancient Egyptian hair after rehydratation (580 X 0,7)
Analisi al tricocicloforo
Con questo metodo si possono valutare la forma e le dimensioni medie dei capelli in sezione e si possono quindi trarre informazioni sull'origine etnica dell'individuo o del gruppo umano studiato.
Più precisamente il tricocicloforo permette di misurare i diversi diametri dei capelli, facendo ruotare sul suo asse longitudinale ciascun capello teso sotto l'obbiettivo di un microscopio munito di oculare micrometrico; per ciascuna sezione di un capello vengono valutati sei diametri rappresentati poi su un apposito modulo stampato. L'unione dei vari punti così individuati sui diametri dà luogo ad una poligonale detta tricometrogramma che visualizza immediatamente la forma della sezione del capello, confermata dall'osservazione al M.O.
Per ciascun capello si calcola anche la misura dell'indice trasversale (rapporto percentuale tra il diametro minimo e quello massimo). In base ai valori dell'indice trasversale e alla forma della sezione i capelli possono essere ricondotti ad uno dei tre tipi fondamentali per l'identificazione del tipo etnico: tipo lissotrico (capello liscio), tipo cimotrico (capello ondulato) e tipo ulotrico (capello crespo).
Queste indagini effettuate sui reperti della collezione Marro hanno permesso di concludere che i capelli in questione sono ascrivibili al tipo cimotrico (Rabino, 1969) (Fig. 12).
Figura 12. Tricometrogrammi di mummie della collezione "G. Marro"
Figure 12. Trichometrogrammes of mummies from the "G. Marro" collection
Analisi delle caratteristiche fisiche
Viene effettuata mediante un dinamometro tessile sottoponendo i capelli a trazione e applicando ad una estremità pesi sempre maggiori fino a determinare il carico di rottura. I capelli contemporanei si rompono, in genere, con pesi superiori a 100 g. Per quel che riguarda i capelli di mummie predinastiche e dinastiche non reidratati il carico di rottura è di 20-30 g, mentre gli stessi capelli, dopo reidratazione, resistono a carichi di 80-90 g (Rabino et al., 1980).
Inoltre l'esame al S.E.M. delle superfici di rottura dei capelli di età cronologica diversa offre un'indicazione di tipo fisico delle variazioni avvenute a livello delle struttura organiche nel tempo: la superficie di rottura di capelli attuali mostra una struttura fibrosa, mentre quella di capelli via via più antichi mostra una struttura porosa (Chiarelli et al., 1970).
Valutazione del contenuto elementare
La conoscenza degli elementi chimici presenti nei capelli fornisce informazioni importanti sul tipo di alimentazione e sullo stato di salute dell'individuo a cui appartengono i capelli esaminati.
Per la valutazione qualitativa e quantitativa dei componenti minerali, è utile ricorrere alla tecnica del mineralogramma che rivela gli eccessi e le carenze dei minerali utili e nocivi all'organismo.
Per ottenere la valutazione dei suddetti componenti i capelli esaminati sono analizzati mediante lo spettrofotometro ad assorbimento atomico.
Altra tecnica possibile, particolarmente utile per scoprire gli elementi in tracce, è l'utilizzo della radiazione di sincrotrone. Mediante la tecnica del sincrotrone si può ottenere la carta di distribuzione dei diversi elementi per ogni sezione analizzata, riconoscendo la lunghezza d'onda di energia emessa dagli elementi dopo che sono stati colpiti dal fascio di radiazione del sincrotrone (Rabino et al., 1995)
In particolare la nostra attenzione è rivolta alla valutazione di elementi quali Zn, Cu, Sr, Mg, Mn, particolarmente utili per ottenere informazioni sul tipo di alimentazione e sullo stato metabolico; infatti maggiori quantità di Cu e Zn fanno presupporre una dieta con proteine animali, per contro quantità più elevate di Sr Mn e Mg depongono per una dieta prevalentemente vegetariana.
Le linee di ricerca e i risultati sinteticamente presentati in questo lavoro contribuiscono a una più approfondita conoscenza delle popolazioni umane nella loro realtà di gruppo, di individuo e nel divenire dell'uomo.
Nel quadro dello studio della dinamica delle popolazioni umane, l'esatta comprensione dei meccanismi microevolutivi è possibile, solo, se si tengono nella dovuta considerazione le interazioni tra le trasformazioni ambientali e socioculturali con i fattori biologici delle antiche popolazioni: infatti i gruppi umani viventi sono i diretti discendenti dei popoli antichi
Tra i diversi studi antropologici quelli di paleobiologia e di paleogenetica sono importanti perchè possono fornire utili informazioni sulla struttura biologica delle antiche popolazioni e sulle variazioni dei geni nel tempo e in relazione all'ambiente.
Soprattutto nel caso della antica popolaazione egizia le analisi paleogenetiche sono particolarmente significative qualora siano indirizzate all'analisi dei geni patologici; poichè i tessuti mummificati di cui disponiamo appartemgono a popolazioni dell'area mediterranea, sarà estremamente interessante verificare se le mutazioni responsabili della talassemia, sono le stesse che si trovano ancora oggi nelle popolazioni attuali.
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