Потенциальные биомаркеры для охотников из Южной Африки

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 11877 (2023) Цитировать эту статью

852 Доступа

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Обнаружение сложных рецептов ядов, применяемых в древнем охотничьем оружии, может дать важную информацию о традиционных системах фармакологических знаний. Тем не менее, рецепты, включающие множество ингредиентов, бывает сложно расшифровать, особенно в отношении старых образцов, подвергшихся биоразложению. Мы представляем результаты нашей попытки проанализировать образцы яда, собранные из наконечников стрел девятнадцатого и двадцатого веков из южной Африки, а также из археологического костяного наконечника 1000-летней давности. Остатки яда стрел и эталонные образцы анализировали с помощью инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье с ослабленным полным отражением (ATR FTIR) и масс-спектрометрии с газовой хроматографией (ГХ-МС). Анализ ATR FTIR в первую очередь позволяет разделить различные рецепты связующего вещества для стрел. Экстрактивные вещества, идентифицированные с помощью анализа ГХ-МС, состоят из множества компонентов как связующих, так и активных веществ, что подтверждает и дополняет результаты анализа ATR FTIR. Мы обсуждаем результаты с точки зрения потенциальных биомаркеров ядов стрел при анализе органических остатков археологических артефактов; Тот факт, что остатки токсичных кардиотонических гликозидов можно обнаружить на тщательно раскопанных наконечниках стрел возрастом от 1000 до 100 лет, служит доказательством концепции работы со старыми материалами в будущем.

Одним из непреходящих увлечений технологий обществ охотников-собирателей является их отравленное оружие1,2,3. Сан на юге Африки известны тем, что используют отравленные стрелы для охоты на самых разных животных, которых они часто выслеживают в течение нескольких дней, пока яд подействует4. Действительно, легкие и хрупкие стрелы Сан, скорее всего, были бы неэффективны против более крупных животных без применения яда5,6. Вопрос о том, когда именно предки племени сан, охотники-собиратели каменного века, начали использовать яд в качестве вспомогательного средства на охоте, вызывает значительный интерес и споры.

Основываясь на площади поперечного сечения их наконечников, Ломбард7 предположил, что отравленные костяные наконечники стрел могли использоваться до 70 тыс. лет назад на юге Африки. Одна из этих точек была обнаружена в отложениях возрастом около 61 тыс. лет на участке реки Класис, Восточная Капская провинция, Южная Африка8. Он покрыт черным налетом, богатым органическими компонентами. Расположение этого покрытия из остатков указывает на применение яда, но точный химический состав остатков еще не установлен. В пещере Бордер, в Квазулу-Натале, Южная Африка, токсичные соединения растительного происхождения были обнаружены на деревянной палочке-аппликаторе, датируемой 24 ка9. Некоторые из этих токсичных соединений, в том числе рицинолевая кислота, считаются побочными продуктами окисления токсина рицина, содержащегося в клещевине. Однако возможно, что эти побочные продукты могли происходить из похожих, но неродственных видов растений; растение Abrus precatorius, которое естественным образом растет в этом районе и столь же токсично, если не больше10,11,12. Острия костей, покрытые чем-то, что считается ядом, были обнаружены на уровнях 13 тыс. лет в пещере Куумби на Занзибаре, но химического подтверждения этих остатков не проводилось13.

Проблема точной идентификации химических свойств органических соединений, сохранившихся в виде археологических остатков, заключается именно в том, что они со временем разлагаются на составные части. К этой проблеме добавляется тот факт, что большинство ядов для стрел, по крайней мере тех, о которых мы знаем из этноисторических источников, на самом деле представляли собой сложные рецепты, включающие множество ингредиентов и подготовительных этапов10,14,15, которые различались от региона к региону16,17. . Некоторые нетоксичные ингредиенты также были добавлены из-за их клейких свойств или просто потому, что считалось, что они оказывают определенные эффекты18,19,20. Например, пауков-люков измельчали целиком и смешивали с другими ингредиентами21. Это никак не увеличило токсичность смеси22,23, но привело к появлению в смеси многих сотен белков и полипептидов. Как только эти смеси биоразлагаются, становится очень трудно восстановить исходные соединения, особенно если таких соединений может присутствовать несколько.

+ 0.7: < − 0.7) at specific regions of the spectra. The first principal component explains 47.2% of the total variation in the data set and primarily accounts for variation in the 1793–2487 and the 3645–3992 cm−1 regions of the spectra, which corresponds to background variations between samples. The second principal component explains 21.4% of the total variation in the data set with a strong positive loading in the 1176–1215 and 1716 cm−1 region of the spectra and with a strong negative loading in the 3066–3529 cm−1 region. IR absorption in the 1176–1215 cm−1 region can have a number of different sources but most distinctive are C–C stretching, C–O stretching and OH deformation adsorption. Adsorption around 1716 cm−1 is characteristic of C=O stretching, and the broad adsorption in the 3066–3529 cm−1 region is characteristic of OH and NH stretching absorption. The third principal component explains 12.3% of the total variation with a strong positive loading in the 1485–1523 cm−1 region, characteristic for O–H bending and C–H deformation adsorption, and a strong negative loading in the 868-984 cm−1 region, characteristic for adsorption associated with CO32− and NO3−. The fourth principal component explains 6.3% of the total adsorption with a strong positive adsorption in the 2565–2873 and 2950–2989 cm−1 regions, characteristic for C–H and O–H stretching adsorptions, and a strong negative adsorption in the 598–752 cm−1 region, characteristic of C–S and N–O stretching adsorption as well as adsorption associated with SO42−./p> 1.3) acid ratio (Table 4). P/S is the ratio of palmitic to stearic acid, commonly higher than 1.3 in residues from plant oils but could also indicate aquatic animal fats. Though the ratio given here (P/S > 1.3) is valid for lipid residue ratios of fatty acids, which are in general susceptible to decompositional processes, individually they are only indicative of origin and need to be evaluated in context of other components. Fifteen specimens also contain short-chain dicarboxylic acids (C8-10), substances formed from drying oils, and in particular the presence of Azelaic acid (nonanedioic acid, C9) is indicative of the presence of a drying oil36,37,38. Azelaic acid is a common decomposition product from unsaturated fatty acid, in particular plant oils. Traces of the monounsaturated Oleic acid (n = 22) and diunsaturated Linoleic acid (n = 6) were also detected (cf. Fig. 5). Linoleic acid is a diunsaturated fatty acid common in several plant oils. Phytosterols are sterols produced by plants. Plant wax residues are primarily found as distributions of long-chain fatty acids, long-chain alkanols and a number of pentacyclic triterpenoids. Also present is D-Pinitol, which is a cyclitol common in plants of the Leguminosae and Pinaceae families39./p> 20) fatty acids and alkanols were detected; traces of plant cuticle waxes40,41. Only a few specimens (n = 7) show fatty acid distributions suggestive of an animal origin, having a higher contribution of Stearic acid in relation to Palmitic acid. Cholesterol has been identified in five samples. This is a predominantly animal sterol but is also a major component in human skin lipids and can thus be trace of handling42./p>

Новости