Studium výživy na základě izotopových analýz

Děti, nejmenší věková skupina, stály dlouho při studiu minulých populací na okraji vědeckého zájmu. Vzhledem k vysokému podílu, které děti v minulých společnostech tvořily (průměrně cca 50 %), by však pro archeology mělo být důležité zjistit, jakou úlohu ve společnosti zastávaly, pokud chceme o pravěkém životě podávat co nejvěrnější svědectví. Ve světě se problematika dětí a dětství v minulosti rozvíjí již cca 30 let pod názvem “archaeology of childhood”, u nás se ji soustavně věnuje hlavní řešitelka tohoto projektu (např. Vélová 2019). Jde o mezioborovou subdisciplínu, kdy zejména spolupráce s fyzickou antropologií přináší zásadní pokrok v bádání. Jednou z tradičních otázek je skutečná míra dětské úmrtnosti v pravěku. Ta bývá předpokládána poměrně vysoká (30–50 %), čemuž však neodpovídá nízký počet nalézaných dětských pozůstatků ve většině archeologických kultur (zejména kojenců do jednoho roku, kteří často zcela chybí). Kromě zdravotního stavu a genetických dispozic to byly kulturní faktory jako jsou kvalita výživy, úroveň hygieny a péče o děti, jejich výchova, zvyky a pověry a v neposlední řadě kontrola porodnosti, které celkovou dětskou úmrtnost v minulosti značně ovlivňovaly (Lillehammer 1989).

Právě studium výživy je tématem, které je v rámci fyzické antropologie v posledních dvou dekádách na vzestupu. Výživa dětí v prvních letech života má největší význam, neboť její špatná kvalita či nedostatek může nejen zhoršit zdravotní stav dítěte, ale může vést až k jeho úmrtí. Mimo to je prokázán dlouhodobý vliv stravy v rané fázi života na zdraví jedince v dlouhodobém horizontu. Z hlediska přežití je pro dítě po narození zásadní mateřské mléko, které zajišťuje přísun protilátek a objevují se stále nová pozitiva jeho dalších složek (Rebay Salisbury 2018). Důležité pro zdravý vývoj dítěte je však i správné načasování odstavení a kvalita následné stravy, neboť od určitého věku už samotné mateřské mléko nestačí pokrýt všechny energetické požadavky, potřebu železa a dalších látek. Odstavení je potom kritickým obdobím pro kojence z hlediska ochrany před infekcí, jejíž riziko navíc v minulosti často zvyšovaly špatné hygienické podmínky při přípravě stravy (Palou a Pico 2009; Prentice 1991).

Díky měření izotopových hodnot ve tkáních jedince lze zpětně charakterizovat některé vlastnosti stravy jedince a prostředí, z něhož pochází jeho potravní zdroje. Pro izotopovou analýzu stravy v minulosti je nejčastěji využívána kombinace hodnot stabilních izotopů uhlíku (δ¹³C) a dusíku (δ¹⁵N) v kostním nebo zubním kolagenu (shrnutí např. Lee-Thorp 2008). Stabilní izotopy uhlíku umožňují detekovat konzumaci základních typů rostlin. Takzvané C3 rostliny, mezi které patří většina rostlin mírného pásma, vykazují výrazně nižší hodnoty stabilních izotopů uhlíku než C4 rostliny, které jsou primárně adaptovány na suché a horké klima (např. proso). Vzhledem k tomu, že zdroj uhlíku pro organismy z mořského prostředí se liší od prostředí suchozemského, pozorujeme zvýšené hodnoty stabilních izotopů uhlíku též u organismů mořských. Pro hodnoty stabilních izotopů dusíku je charakteristický nárůst o 3–5 ‰ na každé úrovni potravního řetězce. To znamená, že rostliny mají v průměru nižší hodnoty než jejich konzumenti (býložravci) a býložravci nižší hodnoty než tzv. konzumenti druhého řádku (masožravci). V případě člověka, který je všežravec, pak dusík umožňuje odhadnout podíl živočišné a rostlinné složky ve stravě. V případě uhlíku je obdobný nárůst též přítomen, ale je výrazně nižší – do 1 ‰ (Lee-Thorp 2008).

Pomocí izotopové analýzy lze sledovat i změny stravy v průběhu života daného jedince, a to díky průběžné obnově kostní tkáně, která tak nese výživový signál z období posledních let před smrtí. Zubní tkáně naopak schopnost remodelace postrádají, to znamená, že v zubech jedince zůstává po celý život zachován výživový signál z období dětství (Balasse et al. 1999). Z hlediska stravy kojenců je nutné si uvědomit, že před narozením je plod součástí mateřského organismu a vykazuje tedy obdobné izotopové hodnoty. V období kojení se pak kojenec chová jako predátor, živící se tkáněmi mateřského organismu, což má za následek nárůst izotopových hodnot dusíku (a méně i uhlíku) v tkáních jedince (Fogel et al. 1989; Fuller et al. 2006). V období odstavování a přechodu na pevnou stravu pak hodnoty obou izotopů opět klesají. Moderní metody takzvaného sériového vzorkování zubních tkání umožňují sledování těchto izotopových změn a rekonstrukci průběhu odstavu i charakteru stravy v dalších fázích dětství a dospívání (Beaumont et al. 2013).

Izotopové studie tohoto typu jsou doposud relativně vzácné (např. Beaumont et al. 2013, King et al. 2018, Craig-Atkins et al. 2018), zejména pro období pravěku (Eerkens et al. 2011). Data získaná v rámci tohoto projektu však bude možné porovnávat s nedospělými středověkými jedinci z našeho území (viz Kaupová et al. 2018a; Půtová et al. 2019). Neméně důležité je i porovnání se stravou dospělých ve sledovaném období (viz Kaupová et al. 2018b), neboť bylo prokázáno, že strava dětí v období po odstavu se v řadě minulých populací lišila od stravy dospělých (Tsutaya 2017), přičemž určujícím faktorem byl typ subsistence. Lokalita Vliněves byla zvolena vzhledem k vysokému počtu nalezených lidských pozůstatků, které umožňuje výběr dostatečného množství jedinců vhodných pro analýzu. Celkem zde bylo odkryto 393 jedinců, z toho 95 bylo dětí, což představuje největší počet v rámci únětické kultury (Limburský a kol 2018). Dotčený osteologický materiál je součástí sbírek Antropologického oddělení NM. 

Postup řešení:

Balasse M, Bocherens H, Mariotti A. 1999. Intra-bone variability of collagen and apatite isotopic composition used as evidence of a change of diet. Journal of Archaeological Sciences 26:593–598.

Beaumont J, Gledhill A, Lee‐Thorp J, and Montgomery J. 2013b. Childhood diet: a closer examination of the evidence from dental tissues using stable isotope analysis of incremental human dentine. Archaeometry 55:277–295.

Bocherens H. 1992. Biogéochimie isotopique (¹³C, ¹⁵N, ¹⁸O) et paléontologie des vertébrés: applications à l'étude des réseaux trophiques révolus et des paléoenvironnements. Unpublished doctoral dissertation. Paris: Université Paris VI.

Craig-Atkins E, Towers J, Beaumont J. 2018. The role of infant life histories in the construction of identities in death: An incremental isotope study of dietary and physiological status among children afforded differential burial. American Journal of Physical Anthropology 167:644–655.

Eerkens JW, Berget AG, Bartelink EJ. 2011. Estimating weaning and early childhood diet from serial micro-samples of dentin collagen. Journal of Archaeological Sciences 38:3101–3111.

Fogel ML, Tuross N, Owsley DW. 1989. Nitrogen isotope tracers of human lactation in modern and archaeological populations. Annual Report of Geophysical Laboratory Carnegie Institution of Washington. p 111–117.

Fuller BT, Fuller JL, Harris DA, Hedges RE. 2006. Detection of breastfeeding and weaning in modern human infants with carbon and nitrogen stable isotope ratios. American Journal of the Physical Anthropology129:279–293.

Henderson RC, Lee‐Thorp J, and Loe L. 2014. Early life histories of the London poor using δ¹³C and δ ¹⁵N stable isotope incremental dentine sampling. American Journal of Physical Anthropology 154:585–593.

Kaupová S, Tomková K, Frolíková D, Velemínský P. 2018a. Carbon and nitrogen isotopic analysis of dentine serial sections from two medieval sites (Prague, Czech Republic) with distinct demographic structures, adult dietary behavior and health status, ISBA 8 Conference, Jena.

Kaupová S, Parma D, Salaš M, Unger J, Jarošová I. 2018b. Dietary variability during the Bronze Age in the area of present-day Czech Republic, EAA conference, Barcelona.

King CL, Halcrow SE, Millard AR, Gröcke DR, Standen VG, Portilla M, Arriaza BT. 2018. Let's talk about stress, baby! Infant-feeding practices and stress in the ancient Atacama desert, Northern Chile. American Journal of Physical Anthropology 166:139–155.

Lee‐Thorp JA. 2008. On isotopes and old bones. Archaeometry 50:925–950.

Lillehammer G. 1989. A Child is Born. The Child’s World in an Archaeological Perspective. Norwegian Archaeological Review, 22:2, 89–105.

Limburský P. a kol. 2018. Pohřební areály únětické kultury ve Vliněvsi. Praha.

Longin R. 1971. New method of collagen extraction for radiocarbon dating. Nature 230:241–242.

Palou A, Pico C. 2009. Leptin intake during lactation prevents obesity and affects food intake and food preferences in later life. Appetite 52:249–252.

Prentice A. 1991. Breast feeding and the older infant. Acta Paediatrica 80:78–88.

Půtová L, Velemínský P, Kaupová S. 2019. Early diet, stress and longevity in the Great Moravian population (a pilot study), GfA Meeting 2019, Göttingen. 

Rebay-Salisbury K. 2018. Breast is best – and are there alternatives? Feeding babies and young children in prehistoric Europe, Mitteilungen der Anthropologischen Gesellschaft in Wien 147, 13–30.

Tsutaya T. 2017. Post-weaning diet in archaeological human populations: A meta-analysis of carbon and nitrogen stable isotope ratios of child skeletons. American Journal of Physical Anthropology 164, 546–557.

Vélová L. 2019. Úvod do „archeologie dětství“. Acta Musei nationalis Pragae – Historia 72/1–2, 62–77.