Studieren von alten Ernährungsweisen durch Nahrungsreste

Proteomik ist 'ne Methode, um Proteine zu studieren, die helfen kann, Lebensmittel in alten Überresten zu identifizieren, die an archäologischen Stätten gefunden werden. Das ist besonders nützlich für gut erhaltene Proben aus gefrorenen, getrockneten oder wasserloggten Umgebungen. Proteine enthalten spezifische Infos, die auf die Arten von Lebensmitteln hinweisen können, die konsumiert wurden, und wie die Mahlzeiten zubereitet wurden. Allerdings ist es selten, solche gut erhaltenen Überreste zu finden, was es schwer macht, umfassende Studien durchzuführen oder verschiedene Regionen zu vergleichen.

Während die Analyse von Proteinen in menschlichem Zahnstein (Zahnbelag) Einblicke in die Ernährung bieten kann, zeigt sie nicht immer, wie das Essen gekocht wurde oder in welchem Zusammenhang es mit kulturellen Praktiken steht. Keramiken, die zum Kochen und Servieren von Essen genutzt wurden, sind 'ne bessere Option für die proteomische Analyse. Leider ist das Extrahieren von Proteinen aus Keramiken schwierig, weil sie stark mit dem keramischen Material verbunden sind oder beim Begraben zerfallen. Es wurde herausgefunden, dass Proteine fest an keramischen Oberflächen haften, was ihre Erhaltung unterstützt, aber die Extraktion ohne aggressive Chemikalien schwierig macht. Einige Studien deuten darauf hin, dass der Proteingehalt schnell nach dem Begraben abnimmt, messen aber nicht immer die Proteinlevel, bevor die Proben vergraben werden.

#Biomolekulare Analysen von Lebensmittelkrusten

Angesichts der Herausforderungen bei der direkten Extraktion von Proteinen aus Keramiken bieten Lebensmittelkrusten eine vielversprechende Alternative. Lebensmittelkrusten sind verbrannte oder verkohlte Rückstände, die an den Oberflächen von Kochbehältern haften. Die Menge an Lebensmittelkrusten variiert stark, aber sie sind oft in grossen Mengen an alten Stätten in Nordeuropa und Eurasien zu finden, insbesondere aus der mesolithischen und neolithischen Zeit.

Die Analyse von Lipiden (Fetten) in Lebensmittelkrusten hat unser Verständnis von alten Diäten und der Nutzung mariner Ressourcen erheblich verbessert. Diese Methode wurde auf verschiedenen archäologischen Stätten in Europa, Asien und den Amerikas angewendet. Forscher haben auch die Lipidanalyse genutzt, um Proben auszuwählen, die keine aquatischen Ressourcen für die Radiokohlenstoffdatierung enthalten.

Man geht allgemein davon aus, dass Lebensmittelkrusten durch das Kochen von Lebensmitteln entstehen, aber sie können auch durch das Verbrennen von Brennstoff oder die Herstellung von Dichtstoffen, Klebstoffen oder Feuchtigkeitscremes entstehen. Es könnte einen Zusammenhang zwischen der Bildung von Lebensmittelkrusten und der Verarbeitung von aquatischen Ressourcen geben, oder bestimmte Fette könnten in Lebensmittelkrusten besser erhalten bleiben als in Keramiken.

Kürzlich wurde die proteomische Analyse auf archäologische Lebensmittelkrusten angewendet, was die Effektivität dieser Technik zeigte, aber auch Fragen zur Überlebensdauer der Proteine aufwarf. Erste Studien deuten auf einen Zusammenhang zwischen Lebensmittelkrusten und der Verarbeitung aquatischer Ressourcen hin. Zum Beispiel wurden bestimmte Fischproteine in Lebensmittelkrusten von spezifischen archäologischen Stätten gefunden.

#Potenzielle Erhaltungs-Biases

Eine Hauptfrage in diesem Forschungsbereich ist, wie gut die Proteine, die in Keramiken und Lebensmittelrückständen gefunden werden, die ursprünglichen Lebensmittel widerspiegeln, die in diesen Gefässen verarbeitet wurden. Kochen kann Proteine verändern, aber es ist unklar, wie sich diese Veränderungen auf die Erkennung von Proteinen in keramischen und Lebensmittelkrusten-Proben auswirken. Im Gegensatz dazu haben sich viele Studien darauf konzentriert, wie Lipide aus verschiedenen Zutaten auf Kochen und Ablagerungspraktiken reagieren.

In dieser Studie wollen wir die Auswirkungen von Kochen, dem Einlagern in Lebensmittelkrusten und Keramiken sowie das Begraben auf Proteine aus drei häufigen alten Lebensmitteln analysieren: Rotwild, Atlantischer Lachs und Edelkastanie. Wir werden bewerten, welche Proteine das Kochen und das Begraben überstehen und Daten zu verschiedenen Eigenschaften der Proteine sammeln, um ihr Überleben besser zu verstehen. Dieser Ansatz ist entscheidend für die genaue Interpretation alter Ernährungspraktiken basierend auf archäologischen Funden.

#Materialien und Methoden

#Probenherstellung

Die experimentellen Proben bestanden aus Rehfleisch, Lachs und Kastanienmehl. Jede Art wurde in Replikat-Keramiken gekocht, um Lebensmittelkrusten zu erzeugen, und dann wurde die Hälfte jeder Probe vergraben. Die Proben wurden ursprünglich für eine andere Studie erstellt, die Lipidanalyse erforschte. Nach der Lipidextraktion wurden die Proben bei kühlen Temperaturen gelagert, bis die Proteinanalysen durchgeführt wurden.

#Proteinextraktion

Die Proteinextraktion folgte einem Standardprotokoll, das für alte Proben angepasst wurde. Diese Methode wird routinemässig für archäologische Studien verwendet und hilft sicherzustellen, dass Proteine effektiv für die Analyse extrahiert werden können.

#LC-MS/MS-Analyse

Die Proben wurden mit modernster Massenspektrometrie-Ausrüstung in einem spezialisierten Forschungszentrum untersucht. Zwischen den Probeninjektionen wurden Blanks durchgeführt, um Kontaminationen zu minimieren.

#Datenanalyse

Die aus der Analyse gewonnenen Daten wurden verarbeitet, um Proteine anhand spezifischer Kriterien zu identifizieren. Die Suche wurde gegen Datenbanken mit Proteininformationen für Rotwild, Lachs und Kastanie durchgeführt. Das half, sicherzustellen, dass die Ergebnisse genau und relevant waren.

#Ergebnisse und Diskussion

#Auswirkungen von Kochen und Begraben auf die Protein- und Peptiderkennung

Die erste Erkenntnis ist, dass Lebensmittelkrusten die erhaltenen Proteine besser bewahren als Keramiken. Im Allgemeinen waren die Zählungen von sowohl Peptiden als auch Proteinen aus gekochtem Essen in den ursprünglichen Proben hoch, sanken aber in den Lebensmittelkrusten und gingen beim Begraben weiter zurück. Im Gegensatz dazu blieben die Proteinmessungen in den keramischen Proben während des gesamten Prozesses niedrig. Das deutet darauf hin, dass Lebensmittelkrusten, die beim Kochen entstehen, eine bessere Chance bieten, kleine Mengen an Proteinen in archäologischen Proben zu erkennen.

#Warum werden so wenige Proteine in Keramiken nachgewiesen?

Die Analyse zeigte, dass gekochte keramische Proben und ihre vergrabenen Pendants ähnlich waren, was darauf hindeutet, dass die Proteine wahrscheinlich zu fest mit dem keramischen Material verbunden waren, um effektiv extrahiert zu werden. Das bedeutet, dass selbst vor dem Begraben die Identifizierung von Proteinen in keramischen Proben bereits recht niedrig war.

Veröffentlichte Forschung stimmt mit diesen Erkenntnissen überein und zeigt, dass die erfolgreiche Extraktion von Proteinen aus Keramiken ohne Anhaftungen selten ist. Weitere Arbeiten sollten sich darauf konzentrieren, bessere Methoden zur Extraktion von Proteinen aus Keramiken zu finden.

#Welche Proteine überstehen Kochen und Begraben?

Die Studie hatte zum Ziel, zu identifizieren, welche Proteine durch Kochen und Begraben erhalten bleiben. Die häufigsten in Lebensmittelkrusten nach dem Kochen und Begraben nachgewiesenen Proteine wurden berichtet. Es wurde festgestellt, dass einige in Keramiken identifizierte Proteine tendenziell Kontaminanten waren, während die aus Lebensmittelkrusten stärker mit den ursprünglichen Lebensmittelzutaten übereinstimmten.

#Haben alle Proteine die gleiche Überlebenschance?

Die Untersuchung wollte herausfinden, ob bestimmte Proteine bessere Chancen haben, die Prozesse des Kochens und Begrabens zu überstehen. Die Clustering-Analyse zeigte unterschiedliche Erhaltungsraten unter den Proteinen, was darauf hindeutet, dass nicht alle Proteine während des Kochens und Begrabens gleich reagieren. Einige Proteine wurden in grösseren Mengen in gekochten Proben gefunden als in frischen Zutaten, was auf Veränderungen während des Kochprozesses hindeuten könnte, die die Extraktion verbessern.

In vergrabenen Lebensmittelkrusten überlebten bestimmte Proteine besser als andere, was auf unterschiedliche Erhaltung hinweist. Insgesamt ist die Überlebensrate der Proteine variabel.

#Spiegeln die Ergebnisse von vergrabenen Lebensmittelkrusten den ursprünglichen Zutateninput wider?

Die Analyse zeigte, dass vergrabene Lebensmittelkrusten noch etwas die Zusammensetzung der ursprünglichen Zutaten widerspiegeln, obwohl die Anzahl der nachgewiesenen Proteine geringer war. Während die Proteingehalte einiger Zutaten in vergrabenen Proben niedriger waren, neigten vergrabene Lebensmittelkrusten dazu, proteomische Beweise zu liefern, die auf spezifische Arten zurückführten.

Interessanterweise wurde in der Studie hervorgehoben, dass Fisch- und Rehproteine gut in Lebensmittelkrusten erhalten blieben, während pflanzliche Proteine schwerer nachzuweisen waren. Es wurde beobachtet, dass Proteine aus verschiedenen Pflanzen weniger häufig vertreten waren, was Bedenken hinsichtlich der Sichtbarkeit bestimmter Zutaten in archäologischen Funden aufwirft.

#Warum überstehen bestimmte Proteine Kochen und Begraben?

Die Studie untersuchte die Gründe für das Überleben bestimmter Proteine während des Kochens und Begrabens. Es wurde festgestellt, dass keine einzelne Eigenschaft die Proteinerhaltung erklären konnte und verschiedene Faktoren beeinflussen, wie Proteine sich während dieser Prozesse verhalten.

Einige Proteine zeigten interessante Trends, wie zum Beispiel, dass solche mit höheren Hydrophobizitätswerten oder anderen spezifischen Eigenschaften wahrscheinlicher erhalten bleiben. Das deutet darauf hin, dass die Eigenschaften der Proteine eine bedeutende Rolle bei ihrem Überleben während des Kochens und Begrabens spielen könnten, aber die Komplexität erschwert es, allgemeine Schlussfolgerungen zu ziehen.

#Zukünftige Perspektiven

Diese Studie zielt darauf ab, Erwartungen für das Überleben von Proteinen in Lebensmittelkrusten und Keramiken an archäologischen Stätten zu setzen. Während die Erkenntnisse aus den vergrabenen Lebensmittelkrusten wertvolle Einblicke lieferten, wurden sie nur für einige Monate in einer gemässigten Umgebung vergraben. Ältere Proben oder solche in heisseren Klimazonen könnten andere Ergebnisse liefern.

Die Art der verwendeten Zutaten scheint erheblichen Einfluss darauf zu haben, wie gut Proteine überleben. Das hat bedeutende Auswirkungen auf die Interpretation archäologischer Funde, insbesondere in Bezug auf Pflanzen. Weitere Forschungen sind nötig, um zu erkunden, wie Zutatenkombinationen und -interaktionen die Proteinerhaltung beeinflussen.

Darüber hinaus ist die fortlaufende Forschung zur Verbesserung der Extraktionsmethoden für Proteine aus Keramiken entscheidend, um die Proteingewinnung zu verbessern. Diese Studie betont die Bedeutung experimenteller Ansätze, um das maximale Potenzial zur Extraktion von Proteinen aus alten Proben zu verstehen.

Die Ergebnisse zeigen, dass Lebensmittelkrusten eine bessere Quelle zur Identifizierung von Proteinen aus alten Diäten im Vergleich zu Keramiken bieten. Es ist jedoch klar, dass bestimmte Proteine und Zutaten eher erhalten bleiben als andere, was zu potenziellen Vorurteilen in der archäologischen Interpretation führen kann. Zu verstehen, welche Zutaten in den archäologischen Aufzeichnungen sichtbarer sind, wird auch in Zukunft eine Priorität für weitere Untersuchungen bleiben.