Archeometria delle ossa.

Luigi Campanella, ex Presidente SCI

L’uomo da sempre lotta contro il tempo che passa cercando di conservare giovane ciò che invecchia: dagli oggetti al vestiario dal corpo alla mente. Però lo stesso uomo cerca di misurare l’invecchiamento perché da esso si possono ricavare informazioni e conoscenze. Il corpo umano è im gran parte degradabile, le parti di esso che più resistono al tempo sono quelle minerali:ossa e denti, preziose entrambe attraverso la misura della loro età per assegnare un residuo umano ad un tempo storico.

Durante la vita l’osso è uno dei tessuti connettivi del corpo ed è costituito da cristalli del minerale idrossiapatite, depositati su una matrice fibrosa della proteina collagene. Il minerale occupa il 71 per cento del volume, il collagene il 19, altre proteine il 2 e l’acqua l’8 per cento. Dopo la morte, le proteine si decompongono lentamente: questa decomposizione graduale rappresenta la base di un metodo di datazione delle ossa: il dosaggio dell’azoto. Il minerale restante è soggetto a sciogliersi in condizioni di terreno acido. Le ossa si sono conservate in siti archeologici molto diversi, e molto diverso è anche il loro stato di conservazione. Le ossa possono essere datate tramite diversi metodi. Il più comune è quello della datazione al radiocarbonio: sia il collagene che i componenti minerali possono essere databili. Recentemente un certo numero di campioni ossei sono stati datati tramite test all’uranio. Datazioni relative possono essere ottenute in base agli scambi chimici, collegati al tempo, che avvengono nelle ossa dopo la sepoltura. In particolare essi comprendono il dosaggio del fluoro e dell’azoto e la racemizzazione degli amminoacidi.

       Racemizzazione degli amminoacidi

Dopo la morte, le ossa insieme al resto del corpo, cominciano a decomporsi. Nelle ossa ciò significa la disgregazione , e il cambiamento della componente proteica, soprattutto il collagene.

Come le altre proteine il collagene è costituito da molecole di amminoacidi, e sono proprio queste che si separano e si disgregano; tale decomposizione ha suggerito un metodo di datazione, la datazione con l’azoto. Oltre all’effettiva disgregazione gli amminoacidi che rimangono intatti sono soggetti ad altro cambiamento. Durante la vita, tutti gli amminoacidi hanno un particolare orientamento riguardo la loro struttura molecolare (sono isomeri levogiri di tipo L.) . Dopo la morte gli amminoacidi si riallineano secondo un’immagine speculare della loro struttura molecolare (destrogiri , o di tipo D). La reazione, chiamata racemizzazione (o epimerizzazione), avviene lentamente e a un ritmo relativamente uniforme. La misurazione della proporzione della molecola di tipo D rispetto a quella di tipo L dovrebbe quindi fornire un metodo di datazione. Sfortunatamente la racemizzazione dipende anche dalla temperatura, dall’acqua del sottosuolo e dal grado di disgregazione delle molecole di collagene. Ciò rende difficile ottenere date affidabili.

         Datazione con l’azoto

Dopo la sepoltura, il collagene presente nelle ossa si decompone gradatamente, in maniera lenta e relativamente uniforme. Le ossa appartenenti alla stessa epoca e conservate in condizioni simili possiedono grosso modo la stessa quantità di collagene non ancora decomposto. Uno degli elementi essenziali del collagene è l’azoto, e quindi calcolandone la quantità contenuta nelle ossa antiche ritrovate si può risalire alla quantità di collagene già decomposto . La datazione relativa delle ossa in un contesto stratigrafico si può quindi determinare tramite il contenuto di azoto.

         Dosaggio del fluoro

L’acqua di falda che contiene fluoro si infiltra nei depositi e il fluoro viene assorbito nel reticolo dei cristalli del componente minerale dell’osso sepolto (nello stesso modo in cui il fluoro viene assorbito dagli strati superficiali dei denti tramite ripetuti spazzolamenti con dentifricio al fluoro). Ponendo un ritmo costante nella percolazione dell’acqua del terreno, la concentrazione di fluoro nell’ osso dovrebbe essere proporzionale alla sua età. E possibile attribuire date relative a ossa provenienti dallo stesso contesto stratigrafico paragonandone il contenuto di fluoro. Il falso di Piltdown fu smascherato proprio con questo metodo.

Le ossa sono uno dei materiali più comunemente inviati ai laboratori per la datazione al radiocarbonio con AMS (spettrometria di massa con acceleratore). Questo perché le ossa animali e umane sono spesso oggetto di studi archeologici.

Datazione al radiocarbonio

Molte delle informazioni che abbiamo sull’era preistorica sono state apprese grazie agli studi archeologici e alla datazione al radiocarbonio delle ossa. La datazione al radiocarbonio delle ossa è inoltre in grado di fornire informazioni più dettagliate sulle civiltà antiche.

Componenti delle ossa

Un osso è composto di materia al 30% organica ed al 70% inorganica. La porzione organica è rappresentata dalle proteine; la porzione inorganica include il minerale idrossiapatite, costituito da fosfato di calcio, carbonato di calcio, fluoruro di calcio, idrossido di calcio e citrato. La parte proteica, principalmente collagene, garantisce resistenza e flessibilità alle ossa, mentre l’idrossiapatite fornisce rigidità e solidità strutturale.

In teoria è possibile datare sia i componenti organici, sia quelli inorganici. Tuttavia, la struttura reticolare aperta dell’idrossiapatite la rende facilmente contaminabile dai carbonati provenienti dalle falde acquifere. Non è inoltre possibile applicare la rimozione dei carbonati contaminanti tramite lavaggi con soluzione acida diluita, poiché l’idrossiapatite è solubile in acido.

I laboratori utilizzano la componente proteica dei campioni di ossa nella datazione con AMS, poiché questa è relativamente insolubile in acido e può essere facilmente separata dall’idrossiapatite e dagli altri carbonati.

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Tesi per la prova finale del Corso di Laurea in Fisica A.A. 2002-03 Tecnica di datazione con il Carbonio14 Candidato: Francesco Vernocchi Relatore: Prof. P. Corvisiero

Nei casi in cui la parte proteica dei campioni d’ossa non è ben conservata ed ha iniziato a degradarsi a causa di temperature elevate ed aggressione da parte di funghi o batteri, i laboratori con AMS effettuano la datazione al carbonio dei singoli amminoacidi per verificare se alcuni di essi presentano la stessa età radiocarbonica. Questo processo può essere svolto dai laboratori con AMS data la piccola quantità di campione richiesta.

Il buon esito della datazione di ossa dipende dal contenuto di collagene. La quantità e qualità del collagene (la componente organica che viene estratta e datata) dipende dall’ambiente di sepoltura dell’osso e dalle sue condizioni (pH, T, acidità del suolo…). L’osservazione dell’osso è il primo passo da effettuare per avere una indicazione del contenuto di collagene. Per esempio, le ossa compatte dovrebbero contenere sufficiente collagene per la datazione, mentre ossa spugnose, friabili e porose, di solito non contengono abbastanza collagene- o non ne contengono affatto – per la datazione. Per la calibrazione della datazione delle ossa, è importante specificare, nella “Submission form” (nel paragrafo “Note particolari sul campione”) se in vita gli individui possano aver avuto un’alimentazione terrestre piuttosto che marina o d’acqua dolce, deducibile dal contesto in cui è stato trovato il campione o da altre analisi isotopiche.

E’ importante che il materiale osseo inviato sia in buono stato di conservazione. Si suggerisce, se a disposizione,di utilizzare femore o in alternativa denti.

per documentazione: http://www.aknews.it/la-datazione-delle-ossa/

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