Lo que dicen las proteínas antiguas sobre las comidas medievales reales

Al analizar tanto los isótopos como las proteínas antiguas de los dientes y los huesos, los científicos han revelado lo que realmente comieron las personas en la Europa medieval, destacando los roles ocultos de las legumbres y los pescados de agua dulce en las dietas diarias.

Estudiar: Reconstrucción de dietas medievales a través de la integración de isótopos estables y análisis proteómicos de dos sitios de entierro europeos. Crédito de la imagen: Dawid K Photography / Shutterstock

En un estudio reciente publicado en la revista Informes científicoslos investigadores reconstruyeron hábitos dietéticos históricos que utilizan análisis de isótopos proteómicos y estables.

Los estudios paleodietario pueden reconstruir las vidas históricas de los humanos. El análisis de isótopos estables se utiliza para estudiar el entorno humano, la dieta y la movilidad. Los valores de isótopos estables de bioelementos (carbono, hidrógeno, azufre, nitrógeno y oxígeno) en los tejidos corporales están vinculados a la composición de la dieta de los individuos. Utilizando el valor de isótopos de carbono estable (Δ13c), se podría inferir el contenido de las plantas C3 frente a C4 y las indicaciones de fuentes terrestres versus marinas en las dietas.

Los valores de isótopos de nitrógeno estables (Δ15n) están relacionados con el origen y la cantidad de proteína animal dietética. Además, los valores de isótopos de azufre estables (Δ34s) proporcionan evidencia de influencias marinas, como los sedimentos de origen marino, el efecto de rociado del mar y los productos marítimos. Si bien el análisis de isótopos estables puede reconstruir dietas históricas y antiguas, tiene limitaciones al identificar tipos de alimentos específicos y no puede detectar de manera confiable ciertos componentes dietéticos, como legumbres o consumo moderado de pescado. Sin embargo, los análisis biomoleculares, como la proteómica, pueden proporcionar una imagen más detallada de las dietas antiguas al identificar especies específicas de plantas y animales que se consumieron.

Sobre el estudio

En el presente estudio, los investigadores tenían como objetivo reconstruir los hábitos dietéticos históricos utilizando análisis de isótopos estables y proteómica antigua. Incluyeron colecciones antropológicas del cementerio de Baar en el Cantón de Zug, Suiza y el Cementerio Monástico Dalheim en el Norte de Rhine-Westfalia, Alemania, que data del siglo VII d. El análisis de isótopos estables se realizó en muestras óseas de 11 individuos y muestras de dientes de ocho individuos de Dalheim.

Las muestras de cálculo dental también estaban disponibles para el análisis de isótopos después de la preparación de la muestra para la proteómica. El cálculo resultante y las muestras de colágeno se usaron para medir los isótopos estables de carbono, azufre y nitrógeno usando un espectrómetro de masas de relación isótopos. En total, 52 muestras de cálculo dental de los dos sitios estaban sujetas a un análisis proteómico antiguo. Sin embargo, debido a la mala preservación, solo 37 muestras pasaron una detección de calidad, con 15 muestras excluidas del análisis principal.

Se extrajeron proteínas y se realizó el análisis de espectrometría de masas. Se evaluaron los péptidos dietéticos y se buscaron coincidencias de espectro de péptidos (PSM) contra la base de datos de nucleótidos traducida utilizando la herramienta básica de búsqueda de alineación local (BLAST). La identificación positiva de péptidos se logró cuando se observó una cobertura del 100% de péptidos y el 100% de homología con la proteína dietética deseada.

Recomendaciones

Los rendimientos de colágeno de las muestras de hueso y dentina de Dalheim variaron de 7.4% a 15.8% y 6.8% a 17.7%, respectivamente. El alto rendimiento de colágeno y las relaciones Molar C/N indicaron una buena preservación de colágeno sin evidencia de degradación microbiológica o de colágeno de la proteína nativa. Los valores promedio de colágeno óseo Δ13c, Δ15N y Δ34S fueron -20 ‰, 10 ‰ y 9.4 ‰, respectivamente.

Los valores medios del colágeno dental Δ13c, Δ15n y Δ34S fueron -20.1 ‰, 10.1 ‰ y 8.6 ‰, respectivamente. Por el contrario, las muestras de cálculo dental diferían de las muestras colágenas, con valores medios Δ13c, Δ15N y Δ34S de -22.4 ‰, 10.6 ‰ y 6.8 ‰, respectivamente. Los valores Δ13c de cálculo, hueso y dentina fueron significativamente diferentes.

Es importante destacar que los investigadores concluyeron que el cálculo dental no produce señales isotópicas confiables para la reconstrucción dietética debido a su variabilidad inherente y composición compleja. Los valores elevados de Δ34S observados probablemente reflejan sedimentos marinos geológicos locales de la meseta de Paderborn en lugar del consumo de peces marinos.

En total, se identificaron 16 proteínas dietéticas (124 psms, 34 péptidos únicos) a partir de 15 individuos; Dos eran de origen animal y 14 eran de fuentes vegetales. Fabaceae fue la familia de plantas más representativa, detectada solo en individuos de Dalheim. Se identificaron cinco proteínas de semillas: leguminosa A, vicilina, convicilina, p54 y leguminosa J.

Siete péptidos únicos eran específicos de la tribu Fabeae, y 15 eran específicos de los guisantes verdes (Pisum sativum). La identificación de las proteínas de guisantes verdes es particularmente significativa porque las proteínas vegetales, especialmente de las legumbres, rara vez se recuperan de contextos arqueológicos. La preservación de estas proteínas de leguminosas puede mejorarse por su estructura globular, con arreglos cuaternarios compactos y enlaces disulfuro que proporcionan estabilidad en entornos arqueológicos.

Los pseudo-creales (plantas C4) y los cereales (plantas C3) también se identificaron en muestras de ambos sitios basados en una proteína de desarrollo de plantas y tres proteínas no caracterizadas.

En individuos de Dalheim, se identificaron tres péptidos únicos (14 psms) como específicos del arroz, el mijo y el trigo común. También se detectó evidencia de consumo de espinacas, que se alinea con los registros históricos de su cultivo en la Europa medieval.

En individuos de Baar, dos péptidos únicos (siete PSM) eran específicos de la cebada y el trigo. Cinco proteínas pertenecían a otras plantas. Se detectaron dos proteínas animales (pescado y proteínas de la leche). La proteína de los peces (un péptido único, 10 psms) era específica de la perca europea y se detectó en un individuo de Baar y cuatro de Dalheim.

La identificación de la percha de agua dulce ayuda a aclarar que los valores elevados de isótopos de azufre eran de origen geológico en lugar de dietética. La proteína de la leche (un péptido único, 2 psms) fue β-lactoglobulina, encontrada en un individuo de Baar.

En particular, a pesar de la evidencia isotópica que sugiere el consumo de proteína animal terrestre, no se identificaron proteínas de fuentes animales terrestres (músculo, sangre o leche) en las muestras de Dalheim, destacando la naturaleza complementaria de estos enfoques analíticos.

Conclusiones

En resumen, el estudio realizó análisis estables de isótopos de carbono, azufre y nitrógeno sobre muestras de cálculo de hueso, diente y dental de dos poblaciones europeas medievales. El análisis combinado de proteínas antiguas e isótopos estables proporcionó un enfoque complementario para reconstruir dietas humanas históricas. Cada método abordó las limitaciones del otro: el análisis de isótopos estables proporcionó patrones dietéticos amplios, mientras que la proteómica permitió la identificación a nivel de especie.

Los hallazgos indican que la población de Dalheim dependía principalmente de la ingesta de plantas y las proteínas animales terrestres.

Si bien los datos de isótopos estables no pudieron proporcionar evidencia clara de leguminosa o ingesta de pescado, los datos proteómicos confirmaron la presencia de ambos en la dieta. Los taxones identificados incluyeron percha europea, trigo común, guisantes verdes, mijo y cebada.

Estos hallazgos se alinean con el conocimiento histórico de las dietas medievales, donde las legumbres sirvieron como fuentes de proteínas cruciales para grupos socioeconómicos más bajos, y los pescados de agua dulce, como la percha, se consumieron comúnmente, particularmente durante los períodos de ayuno religiosos cuando se prohibió la carne terrestre.

El estudio también reveló consideraciones metodológicas críticas, incluida la falta de fiabilidad del cálculo dental para la reconstrucción dietética isotópica y los desafíos de la preservación diferencial de proteínas en muestras arqueológicas. Los investigadores señalaron que la ausencia de proteínas dietéticas no significa necesariamente que esos alimentos no se hayan consumido, ya que la recuperación de proteínas depende de las condiciones de preservación y las limitaciones de la base de datos.

El estudio recomienda que la investigación futura debe implementar protocolos de descontaminación más estrictos, estandarizar los procedimientos de evaluación de preservación y considerar el papel de las estructuras secundarias y terciarias de proteínas en la preservación para mejorar la confiabilidad e interpretabilidad de los datos proteómicos antiguos.

En general, el estudio establece las bases para nuevos análisis interdisciplinarios para construir una imagen más precisa y detallada de las vidas de las poblaciones antiguas e históricas.