Contibuto alla paleobiologia mediante l'analisi dei reperti non … · Con le tecniche istologiche si possono inoltre ottenere informazioni di notevole interesse antropologico; lo

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Contibuto alla paleobiologia mediante l'analisi dei repertinon 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: [email protected]

Parole chiave: Paleobiologia, Reperti non ossei, Mummie egiziane

RiassuntoLe indagini di paleobiologia effettuate sui resti non ossei possono contribuire

alla definizione delle caratteristiche biologiche degli individui e delle popolazioni acui essi appartengono, fornendo interessanti informazioni sulla loro tipologia, sullastruttura genetica e sul rapporto uomo-ambiente, considerando cioè abitudini di vitae aspetti paleonutrizionali e paleopatologici.

Sui resti non ossei della collezione Egiziana "G. Marro" sono state compiuteindagini, avvalendosi di tecniche istologiche e immunoistochimiche,cromatografiche, serologiche, genetiche e radiologiche.

Nella breve nota vengono sintetizzate le possibilità di indagine e i risultatidelle suddette ricerche, che hanno permesso di integrare i dati storici con quellibiologici in una più completa descrizione antropologica di questa antica popolazione.

Abstract

Paleobiological analyses of non-osseous remains can contribute to thedefinition of the biological characteristics of individuals and the populations towhich they belong, providing interesting information about their typology, geneticstructure and the human-environment relationship, i.e. a consideration of lifestylesand paleonutritional and paleopathological aspects.

We have analyzed non-osseous remains from the "G. Marro" Egyptiancollection, employing histological, immunohistochemical, chromatographic,serological, genetic and radiological techniques.Our short note summarizes the possibilities for analysis and the results of ourresearch, which have allowed us to integrate historical information with biologicaldata for a more complete anthropological description of this ancient population.

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

Rabino Massa, E., 2001. Antropo, 0, 23-33. www.didac.ehu.es/antropo

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IntroduzioneLe indagini di paleobiologia effettuate sui resti non ossei possono contribuire alla

definizione delle caratteristiche biologiche degli individui e delle popolazioni a cui essiappartengono, fornendo interessanti informazioni sulla loro tipologia, sulla struttura genetica e sulrapporto uomo-ambiente, considerando cioè abitudini di vita e aspetti paleonutrizionali epaleopatologici. L'analisi dei resti non ossei della collezione Egiziana "G. Marro" ha permesso diintegrare i dati storici con quelli biologici in una più completa ricostruzione della storia di questaantica popolazione. Le ricerche hanno fornito risultati molto soddisfacenti grazie anche al buonostato di conservazione dei reperti.

Sulle mummie della collezione "G. Marro" sono state compiute indagini, avvalendosi ditecniche istologiche e immunoistochimiche, cromatografiche, serologiche, genetiche eradiologiche; il materiale idoneo per le analisi è stato prelevato nella quantità minima perassicurare una corretta lettura del risultato, evitando il più possibile di compromettere l'integritàdel reperto.

Tecniche istologiche e immunoistochimicheDa 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 reidratazionesecondo 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 diconservazione dei differenti tessuti evidenziando strutture istologiche e cellulari ancora benraffrontabili 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 cartilagineoauricolare. In molte sezioni colorate con Galgano sono stati evidenziati i gruppi isogeni e talora èstato possibile intravedere le singole cellule in essi contenute. Risultano inoltre anche in buonostato 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 èstato possibilile riconoscere, previa colorazione con il metodo di Mallory, fasci di collagenecolorati 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 elasticainterna; il lume risultava occupato da materiale che, con fuxina, si è colorato in rosso e si puòsupporre 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 buonacertezza, possono essere considerate globuli bianchi (Chiarelli et al., 1967b).

In sezioni trasversali di palpebra è stato evidenziato (colorazione Galgano) un epiteliopavimentoso pluristratificato, con strato corneo ben identificabile, sotto il quale è stato possibiledistinguere lo strato dermico e quello adiposo. E' risultata inoltre chiaramente riconoscibile lastratificazione tipica dell'epidermide; in molti campioni, infatti, si è potuta notare la distinzione tralo strato germinativo e gli strati soprastanti (spinoso e corneo) (Rabino, 1981).

Con le tecniche istologiche si possono inoltre ottenere informazioni di notevole interesseantropologico; lo studio della cute, infatti, può permettere di individuare il colore della pelle,basandosi sulla "classificazione" delle popolazioni, in leucodermi, xantodermi e melanodermi. Aquesto proposito l'esame istologico ha permesso di accertare, nei reperti della collezione "GMarro", la presenza di granuli di melanina ancora ben conservati ed evidenziabili nel citoplasmadelle 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 conqueste tecniche è stato possibile diagnosticare malattie che non lasciano segni sull'osso qualiquelle dovute a parassiti ancora evidenziabili (Sandison, 1969). Ad esempio, nello strato corneodella pelle del piede di una mummie sono state osservate strutture ascrivibili al parassitaSchistosoma e una che può essere interpretata verosimilmente come una larva di Anchylostoma(Rabino, 1983) (Fig. 4).


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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 diarteriosclerosi nella carotide di una mummia Egiziana del Medio Regno (Rabino, 1972; Sandison,1962) (Fig. 5).

Con tecniche immunoistochimiche è stato, infine, possibile riconoscere componenti tissutaliquali cheratine, actina, miosina, mioglobina, lo studio delle quali contribuisce allacaratterizzazione 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)

Tecniche cromatograficheConsiderato il buono stato di conservazione dei tessuti e il mantenimento delle loro

proprietà istochimiche è stato effettuato uno studio sulle caratteristiche chimiche, biochimiche emacromolecolari che le proteine di queste strutture hanno mantenuto. In particolare, con tecnichecromatografiche, si sono ottenute informazioni sulla composizione in aminoacidi di particolaritessuti 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); ilcontenuto in aminoacidi liberi è stato valutato in una percentuale paragonabile a quella che siriscontra nei tessuti freschi, confermando così il buono stato di conservazione delle proteine(Michelin et al., 1972).


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Figura 6. Tessuto muscolare (400 X)Figure 6. Muscular tissue (400 X)

Tecniche paleoserologiche e paleogeneticheLa 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 unapopolazione, utilizzando i gruppi sanguigni come marcatori genetici. Nell'ambito del programmadi studio delle mummie, è stato determinato il gruppo sanguigno ed in seguito ne è stata calcolatala frequenza genica che, confrontata con quella di altre popolazioni della stessa area geografica, hapermesso 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 possibiledalla presenza delle sostanze gruppo specifiche A, B, H su tutte le cellule del corpo, pressochéuniformemente, oltre che sulle membrane dei globuli rossi e nei fluidi organici dell'individuo. Lanatura di queste sostanze antigeniche le rende inoltre resistenti alle sollecitazioni chimico-fisichedell'ambiente, permettendo la loro identificazione, anche a notevole distanza di tempo dalla mortedell'individuo, nei resti scheletrici come nei tessuti mummificati, nei denti e nei capelli.

Al fine di ottenere ulteriori conoscenze sulle caratteristiche genetiche nei campioni dellacollezione "G. Marro"si sono effettuate indagini sul DNA: sono stati analizzati denti e tessuti didiversa natura istologica. I risultati ottenuti hanno dimostrato l'affidabilità della tecnica impiegatae il buono stato di conservazione del DNA umano estratto; è stata infatti verificata l'integrità dellesequenze nucleotidiche nella prospettiva di una possibile ricostruzione di sequenze geniche: a talescopo è stato amplificato il locus HLA DQ α situato sul cromosoma 6 e pertanto specificodell'uomo (Rabino et al., 1991; Rabino et al., 1992).

Figura 7. Distanze genetiche tra le popolazioni egiziane antiche e attualiFigure 7. Genetic distances between ancient and actual Egyptian populations

Tale tecnica, anche alla luce del suo elevato costo, viene utilizzata per indagini mirate, peresempio, nella verifica dello stato di conservazione del DNA o nella ricerca di patologie genetichequali le mutazioni dei geni β globinici, responsabili della talassemia, che si rivelano


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particolarmente interessanti data la provenienza mediterranea del campione da studiare (Rabino,1977; Rabino, 1996).

Tecniche radiologicheLa 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 escanner ad acquisizione spiralata SIEMENS.

Le informazioni così ottenute saranno successivamente trasferite su di un programmainformatico 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 daanalizzare, attraverso il mezzo informatico.

Tale tecnica è attualmente in corso di applicazione su alcune teste mummificate dellacollezione "G. Marro". I risultati attualmente in nostro possesso, relativi a 3 teste esaminate, sonoparticolarmente interessanti e hanno dimostrato la presenza, all'interno della scatola cranica, delcervello mummificato e perfettamente conservato di cui si apprezzano ancora le circonvoluzionicerebrali. Sempre con l'utilizzo dello scanner si sono individuate le vie di accesso all'encefalo dicui sono stati prelevati alcuni frammenti per lo studio istologico. In un caso è stata notata lapresenza di una voluminosa esostosi intra-cranica nella parte destra dell'osso occipitale: taleformazione sarà oggetto di indagini più approfondite.

Analisi dei capelliNei casi in cui le mummie presentino capelli, è possibile effettuare, su questi, esami di tipo

morfologico e strutturale che possono fornire importanti informazioni sulle caratteristichebiologiche delle antiche popolazioni, rappresentando un serbatoio di informazioni facilmenteaccessibile, abbondante e non devastante per l'integrità del reperto mummificato.

Su questi reperti si possono condurre indagini serologiche e genetiche (determinazione delgruppo sanguigno e tipizzazione del DNA) e ricerche finalizzate alla valutazione dell'aspettomorfologico e strutturale a diversi livelli (analisi al tricocicloforo, al M.O., al S.E.M. e studio dellecomponenti proteiche ed elementari mediante elettroforesi, mineralogramma e radiazione disincrotrone) (Meaglia et al., 1996).

Le indagini serologiche e genetiche sono indicative nell'individuazione delle origini di unapopolazione e sono inoltre utili per ricostruirne le dinamiche e gli incroci che la caratterizzano.

Le analisi morfologiche e strutturali, invece, forniscono importanti indicazioni sia perindividuare segni di patologie, sia per ricostruire le abitudini alimentari dell'individuo e, piùestesamente, della popolazione.

Lo studio delle condizioni generali del capello è, inoltre, particolarmente utile inpaleopatologia perchè da esso derivano informazioni su eventi patologici che, intra vitam, sonostati indelebilmente "registrati" nei capelli sotto forma di anomalie di crescita, di accumuli disostanze 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 celluleembricate della cuticola esternaCon questa metodica si possono anche apprezzare le variazioni di calibro del fusto e le sueanomalie.


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Nei reperti prelevati dalle mummie della collezione "G. Marro" è stato possibile notare chele cellule dello strato cuticolare sono ancora ben conservate, così come la sostanza midollare laquale 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 tricoressinodosa (Fig. 9), patologia dovuta ad agenti ambientali di tipo fisico o chimico (eccessivo caloredel sole, trattamenti cosmetici); questa patologia esita nella frattura del capello nel puntointeressato dal fenomeno. In altri campioni si sono osservati restringimenti del calibro, analoghi aquelli che, come la tricoressi nodosa, si riscontrano in capelli di soggetti viventi: le diminuzionidel calibro sono dovute a stati di sofferenza acuti e/o cronici dell'organismo, che comportano unaminor 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 sezionetrasversale del capello: nei preparati di capelli di mummie della collezione "G. Marro" le sezionisono 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 sipuò procedere all'osservazione dei campioni.


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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 lesionisuperficiali e/o profonde, gli eventuali parassiti (anche sottocuticolari) e le caratteristiche dellesuperfici 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 tricocicloforoCon 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 umanostudiato.

Più precisamente il tricocicloforo permette di misurare i diversi diametri dei capelli, facendoruotare sul suo asse longitudinale ciascun capello teso sotto l'obbiettivo di un microscopio munitodi oculare micrometrico; per ciascuna sezione di un capello vengono valutati sei diametrirappresentati poi su un apposito modulo stampato. L'unione dei vari punti così individuati suidiametri dà luogo ad una poligonale detta tricometrogramma che visualizza immediatamente laforma della sezione del capello, confermata dall'osservazione al M.O.

Per ciascun capello si calcola anche la misura dell'indice trasversale (rapporto percentualetra il diametro minimo e quello massimo). In base ai valori dell'indice trasversale e alla formadella sezione i capelli possono essere ricondotti ad uno dei tre tipi fondamentali perl'identificazione del tipo etnico: tipo lissotrico (capello liscio), tipo cimotrico (capello ondulato) etipo ulotrico (capello crespo).

Queste indagini effettuate sui reperti della collezione Marro hanno permesso di concludereche i capelli in questione sono ascrivibili al tipo cimotrico (Rabino, 1969) (Fig. 12).


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Figura 12. Tricometrogrammi di mummie della collezione "G. Marro"Figure 12. Trichometrogrammes of mummies from the "G. Marro" collection

Analisi delle caratteristiche fisicheViene 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 capellicontemporanei si rompono, in genere, con pesi superiori a 100 g. Per quel che riguarda i capelli dimummie predinastiche e dinastiche non reidratati il carico di rottura è di 20-30 g, mentre gli stessicapelli, 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 offreun'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 viavia più antichi mostra una struttura porosa (Chiarelli et al., 1970).

Valutazione del contenuto elementareLa 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 capelliesaminati.Per la valutazione qualitativa e quantitativa dei componenti minerali, è utile ricorrere alla tecnicadel 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 analizzatimediante lo spettrofotometro ad assorbimento atomico.Altra tecnica possibile, particolarmente utile per scoprire gli elementi in tracce, è l'utilizzo dellaradiazione di sincrotrone. Mediante la tecnica del sincrotrone si può ottenere la carta didistribuzione dei diversi elementi per ogni sezione analizzata, riconoscendo la lunghezza d'onda dienergia 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 statometabolico; 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 prevalentementevegetariana.


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ConclusioniLe 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 individuoe nel divenire dell'uomo.

Nel quadro dello studio della dinamica delle popolazioni umane, l'esatta comprensione deimeccanismi microevolutivi è possibile, solo, se si tengono nella dovuta considerazione leinterazioni tra le trasformazioni ambientali e socioculturali con i fattori biologici delle antichepopolazioni: infatti i gruppi umani viventi sono i diretti discendenti dei popoli antichi

Tra i diversi studi antropologici quelli di paleobiologia e di paleogenetica sono importantiperchè possono fornire utili informazioni sulla struttura biologica delle antiche popolazioni e sullevariazioni dei geni nel tempo e in relazione all'ambiente.

Soprattutto nel caso della antica popolaazione egizia le analisi paleogenetiche sonoparticolarmente significative qualora siano indirizzate all'analisi dei geni patologici; poichè itessuti mummificati di cui disponiamo appartemgono a popolazioni dell'area mediterranea, saràestremamente interessante verificare se le mutazioni responsabili della talassemia, sono le stesseche si trovano ancora oggi nelle popolazioni attuali.

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