Древние кости датировали радиоуглеродным методом без видимого разрушения

Исследователи представили новую методику радиоуглеродного анализа, которая позволяет датировать древние кости без видимого разрушения ценных образцов. Они выделили пригодный для анализа коллаген, поместив на несколько часов костные образцы в горячую воду. Полученные в дальнейшем с помощью ускорительной масс-спектрометрии радиоуглеродные даты статистически не отличались от тех, что были сделаны с помощью традиционного подхода к подготовке образцов, требующего разрушения костей. Своими наработками ученые поделились в препринте, выложенном на сайте bioRxiv.org.

Открытый в конце 1940-х годов радиоуглеродный метод датирования древних образцов быстро вошел в обиход ученых по всему миру, занимающихся археологией, антропологией, палеогеографией и другими науками, и позволил существенно уточнить хронологию различных событий, происходивших за последние несколько десятков тысяч лет. В настоящее время этот метод позволяет с хорошей точностью определять возраст костей, древесного угля, древесины и прочих органических материалов, содержащих углерод-14, вплоть до 50–55 тысяч лет (подробнее о методе можно прочитать здесь).

Внедрение ускорительной масс-спектрометрии, пришедшей на смену жидкостно-сцинтилляционному методу, среди прочего, позволило ученым использовать для радиоуглеродного анализа очень небольшие фрагменты древних образцов и даже определять возраст по отдельным органическим соединениям. Но в любом случае этот метод — разрушающий и требует уничтожения части древней или старинной находки, которая может обладать исключительной ценностью для археологов, антропологов или, например, искусствоведов.

Археолог и известный специалист по радиоуглеродному анализу Томас Хайэм (Thomas Higham) из Венского университета совместно с коллегами из Австрии, России, США и Франции представил свои наработки, которые позволяют неразрушающим методом датировать образцы древних костей или зубов. Опираясь на работы предшественников, исследователи провели эксперименты, в ходе которых они извлекали костный коллаген с помощью длительного нагрева образцов в горячей воде.

Первоначально они испытывали свою методику на образцах мамонтовой кости, возраст которой составляет около 700 тысяч лет. Ее обнаружили в канадской многолетней мерзлоте, благодаря которой в кости хорошо сохранился коллаген. При этом в нем из-за большой древности отсутствуют в определяемом количестве атомы углерода-14. Десять небольших фрагментов кости этого мамонта, масса которых варьировала от 429 до 547 миллиграмм, исследователи помещали в пробирки с водой, которые затем нагревались при температуре 75 градусов Цельсия в течение одного — десяти часов. Максимального выхода коллагена они добились после десяти часов нагрева, а его масса составляла примерно 5,3 процента от массы помещенного образца. Это примерно вдвое меньше, чем при традиционном методе пробоподготовки, но, вполне достаточно, для радиоуглеродного анализа.

Чтобы проверить жизнеспособность своей методики, ученые попытались с ее помощью датировать несколько образцов из четырех археологических памятников: Ипатово-3 (Ставропольский край) и Зарагиж (Кабардино-Балкария), которые относятся к эпохе бронзы, и Денисова пещера (Алтайский край) и Абри-Селье (Франция), которые относятся к эпохе палеолита. К сожалению, образцы из памятников Ипатово-3 и Абри-Селье не дали достаточного количества коллагена, а для других образцов пришлось немного изменить протокол проведения эксперимента и увеличить температуру нагрева воды с 75 до 90 градусов Цельсия.

Подготовленный таким способом коллаген после очистки с помощью ультрафильтрации ученые датировали с помощью ускорительной масс-спектрометрии, а затем сравнили полученные результаты с датами, которые были определены при традиционном разрушающем подходе пробоподготовки. Благодаря проделанной работе в конечном счете исследователи получили статистически практически не отличимые друг от друга результаты, касающиеся определения возраста древних образцов. В частности, для Денисовой пещеры они получили даты для лошадиного зуба и человеческой кости (Denisova-14), найденных в Восточной галерее пещеры между 2004 и 2015 годами. Так, возраст кости представителя рода Homo (его вид пока определить не получилось) составил 46,3 ± 2,6 тысячи радиоуглеродных лет.

Ранее экспериментальную методику выделения древней ДНК из археологической находки без разрушения образца продемонстрировали палеогенетики, которые работали с подвеской из оленьего зуба из Денисовой пещеры. Они успешно выделили из нее ДНК не только копытного животного, но и древнего человека, о чем подробно можно прочитать в нашем материале «Подвеска евразийки». А о продолжении этой истории можно узнать из текста «Прицепились к подвеске».