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1.- IntroducciónCada vez son más los estudios que sepueden realizar, a nivel arqueológico,sobre los restos óseos humanos que, enun momento dado, pueden aparecer

dentro de un contexto arqueológicodado.

Tales estudios, que abarcan desde elcomplejo examen antropológico (pro-

Paleodieta: un acercamiento al estudio de laalimentación en las poblaciones del pasado Juan Miguel Cervera AñónLicenciado en Química. Universidad de Jaén jmcerveraa@terra.es

RESUMENMediante el análisis químico de elementos traza en restos óseos humanos, la Química contribuye al co-nocimiento de las poblaciones pasadas, colaborando con la Arqueología y complementando el estudio an-tropológico y paleopatológico, ayudándonos así a un mejor entendimiento de la vida, economía ysubsistencia de antiguas civilizaciones.

Palabras clave:Paleodieta; Elementos traza; Arqueología; Antropología

ABSTRACTBy means of the chemical analysis of trace elements in human bones, Chemistry contributes to the kno-wledge of the passed populations, collaborating with Archaeology and complementing the anthropologi-cal and paleopathological study, helping us thus to a better understanding of the life, economy andsubsistence of old civilizations

Keywords:Paleodiet; Trace elements; Archaeology; Anthropology

RESUMMitjançant l'anàlisi química d'elements traça en restes òssies humans, la Química contribueix al coneixe-ment de les poblacions passades, col·laborant amb l'Arqueologia i complementant l'estudi antropològic ipaleopatològic, ajudant-nos així a un millor enteniment de la vida, economia i subsistència d'antigues ci-vilitzacions.

Paraules Clau: Paleodieta; Elements traça; Arqueologia; Antropologia

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Rebut: 2 març 2011; Acceptat: 21 octubre 2011

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porcionándonos edad, sexo, esta-tura,...), complementados por el análi-sis paleopatológico, procesostafonómicos, procesos posicionales ypost deposicionales, etc., pueden am-pliarse con un sinfín de métodos quí-micos que nos aporten informacióndesde la composición química delhueso y el grado de alteración delmismo, hasta el conocimiento de ladieta que llevaban a cabo las poblacio-nes en el pasado, pasando por la carac-terización del ADN de un individuopreservado en uno de sus dientes. Enlas fotografías 1 y 2 se pueden obser-var las diferencias en el patrón de des-gaste dental en el maxilar superior dedos individuos adultos, C.F. 67 y C.F102, de una necrópolis árabe en Málaga(siglo X), excavada en 2009 y en fasefinal del estudio antropológico y pale-opatológico. Podemos intuir como ladiferencia en la dieta de ambos indivi-duos es notable.

Desde mediados del pasado siglo XX,se han llevado a cabo multitud de estu-dios científicos paleoquímicos, que hanproporcionado información sobre lacomposición químico-molecular de nu-merosos individuos, demostrando laexistencia de una correlación directaentre la composición química del huesoy el tipo de economía que estos tenían,es decir, el consumo de productos ve-getales y la ingesta de proteínas anima-les.

1.2.- Composición química del huesoLos huesos y dientes están formadospor cristales de fosfato cálcico,Ca10(PO4)6(OH)2, denominado hidro-xiapatito o hidroxiapatita, íntimamenteligados a una matriz orgánica com-puesta en su mayor parte por proteínas(colágeno).

La parte mineral del hueso se encuen-

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Fotografía 1: Dentición maxilar del individuo C.F.

67 (adulto, alofiso), en la que se observa un des-

gaste de los primeros molares grado 5 (Brothwell,1987). Fotografía del autor. Con permiso de Juan B.

Salado Escaño.

Fotografía 2: Dentición maxilar del individuo C.F.102 (adulto, femenino) en la que se no observa des-

gaste reseñable de las piezas dentarias. Fotografía delautor. Con permiso de Juan B. Salado Escaño.

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tra además constituida por cantidadesvariables de distintos elementos traza,tales como el estroncio (Sr), cobre(Cu), vanadio (V), cinc (Zn), plomo(Pb) ..., que se definen como elemen-tos químicos que se encuentran en pe-queñas cantidades en el organismo,siendo algunos de ellos esenciales parala vida.

Algunos de estos elementos no parecenser esenciales en la dieta, pero debido asemejanzas en sus propiedades físico-químicas (radio iónico, estado de oxi-dación,...), penetran en el organismo deforma pasiva llegando a reemplazar osustituir a algunos de los átomos de cal-cio que forman parte de la hidroxiapa-tita del hueso.

Tanto los organismos vegetales comoanimales, incluido el ser humano, tien-den a desechar los elementos no esen-ciales durante el proceso de asimilaciónde los nutrientes que ingerimos, de ma-nera que la concentración de estos ele-mentos en el organismo, es menor en elconsumidor que en el producto que seha consumido. Este proceso de exclu-sión natural se conoce con el nombrede biopurificación.

Podríamos distinguir así tres tipos deelementos químicos con respecto a laconducta en el cuerpo humano:

a) Biológicamente inactivos:Se trata de elementos diferentes al cal-cio (Ca) que son asimilados por el in-

testino pero a muy bajos niveles, por loque su concentración en sangre y en lostejidos se reduce drásticamente res-pecto a la concentración en la que seencontraban en los alimentos. Es elcaso del cobre (Cu) y el vanadio (V).

b) Elementos como el calcio(Ca), estroncio (Sr) y bario (Ba), queson parecidos químicamente el uno alotro y que, por lo tanto, son difíciles deexcluir por el organismo de la parte mi-neral del hueso. Su concentración en elhueso es proporcional a su contenidoen la dieta.

c) Elementos biológicamenteactivos, como el hierro (Fe), cinc (Zn)y cobalto (Co), cuya concentracióndebe mantenerse constante en el cuerpohumano, ya que una disminución de losmismos en la dieta puede llegar a cau-sar efectos patológicos en el orga-nismo.

1.3.- DiagénesisA la hora de realizar el estudio de loselementos traza en restos óseos proce-dentes de enclaves arqueológicos, hayque tener en cuenta el problema de lasalteraciones post mortem debidas a ladiagénesis.

El hueso es un material muy poroso yquímicamente reactivo con el medioque le rodea y en el que ha sido inhu-mado. Estas características dan lugar auna serie de transformaciones químicas

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continuas, que dependen críticamentede las características físicas y químicasdel medio donde se ha llevado a cabo elenterramiento (tipo se suelo, pH,...). Alconjunto de procesos se le denominadiagénesis.

Aunque se trata de un proceso largo ycomplicado, podríamos resumir la evo-lución de la diagénesis como sigue: elconjunto de sales que se encuentran di-sueltas en el suelo, se van depositando,induciendo fenómenos de absorción eintercambio catiónico en el hueso (Bur-ton, 2008), que dan lugar a la forma-ción de nuevos cristales dehidroxiapatito que encierran a estosnuevos constituyentes.

Así, por ejemplo, el estudio de los ni-veles de elementos como el hierro (Fe),silicio (Si), aluminio (Al) ó manganeso(Mn), que podrían encontrarse en ele-vadas concentraciones en los sedimen-tos (dependiendo del tipo de suelo),normalmente se encuentran ausentes enel hueso “vivo”, pudiendo usarse comoindicadores del grado de diagénesis.

2.- Los elementos traza. Técnicas deestudio.Las plantas incorporan del medio queles sustenta elementos químicos quepasan a formar parte de sus tejidos. Adiferencia del ser humano y los anima-les, las plantas no parecen poseer me-canismos de biopurificación, por lo queson un fiel reflejo de la disponibilidady concentración de los elementos apro-vechables en el medio (Robledo yTrancho, n.d.).

El ser humano se encuentra situado enel último eslabón de la cadena trófica,su dieta es variada incluyendo cereales,frutos secos, vegetales verdes, leche,moluscos, carne. Una dieta más rica enalimentos de origen vegetal dará lugara la asimilación de ciertos elementosquímicos que, de otra forma, no seaportarían al organismo en caso de unadieta basada en un mayor aporte pro-teico, es decir, rica en carne.

A finales de los años 80 del siglo XXse llevan a cabo una serie de estudiosque concluyen estableciendo relacionesentre las concentraciones de Sr y Ca,

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Tabla 1: Elemento químico y fuente alimentaria de proveniencia.

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definiendo patrones económico-dieté-ticos.

De igual forma, en función del cocientede concentración Zn/Ca, se pueden de-finir distintos niveles de ingesta cárnica(Fornaciari y Mallegni, 1987).

Así, por ejemplo, el Ba puede darnosindicios del consumo de bayas, frutossecos; el V sobre tubérculos y leche; Cuy Zn sobre la ingesta de moluscos ycarne... (Tabla 1)

2.1.- Tipos de muestras y su elecciónEl procedimiento general consiste en elestudio comparativo de tres tipos demuestras: el sedimento donde se ha-llaba la inhumación, la muestra ósea delos individuos a analizar y muestrasóseas de la fauna asociada al yaci-miento.

2.1.1.- Tipos de muestra.a) Muestras de sedimento.

Trancho et al. proponen un protocoloorganizado donde se evalúa la concen-tración de elementos traza en distintasmuestras de tierra, tomadas a diferen-tes distancias de los restos orgánicos(Trancho et al., 1996). La falta de pro-tocolos normalizados en estos casos, ylas características intrínsecas que con-lleva una “intervención arqueológicade urgencia”, hace que las muestras desuelo se vean reducidas al sedimentoque queda pegado a los propios restosóseos.

b) Muestras de hueso humanas.Deben provenir de tejido óseo com-pacto, utilizándose para ello la zonadiafisaria de los huesos largos, casisiempre fémures y, ocasionalmente, ti-bias (Baraybar, 1995; Tiesler, 2002; Za-pata, 2006), aunque en algunasocasiones se han utilizado cráneos(Trancho,2003; Murgo, 2002) y, en va-rias ocasiones, dientes (Bodoriková,2010; Krzysztof, 2001) ya que el es-malte parece ser muy estable ante losprocesos de contaminación diagené-tica, e inerte químicamente en un am-plio rango de ambientes químicosagresivos (Burton, 2008 op. cit.), encontraposición a lo que ocurre con loshuesos.

Las muestras para análisis no debenhaber sido tratadas con consolidantesni conservantes, ni deben usarse hue-sos que hayan estado en contacto di-recto con materiales metálicospertenecientes al propio enterramiento(Zapata, 2006 op. cit.).

La densa mineralización de las diáfisisde los huesos largos les hace menossusceptibles a cambios diagenéticos, encontraposición con las costillas queestán constituidas, en su mayor parte,por tejido esponjoso más débil ante lasinteracciones diagenéticas, por lo queno suelen usarse para el análisis de ele-mentos traza (Sandfor, 1992, citado enZapata, 2006 op. cit.).

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De igual forma, el incluir restos óseosde individuos inmaduros puede darlugar a variaciones en la composiciónpromedio, debido a su baja mineraliza-ción y a su delgada corteza, siendo mássusceptibles de contaminación post-mortem que los huesos de individuosadultos (Edward y Benfer, 1993, citadoen Zapata, 2006 op. cit.).

c) Muestras óseas de fauna.Están condicionadas a los restos que seencuentren en el yacimiento, seleccio-nándose principalmente huesos largosde herbívoros (vacas, cabras, ovejas),omnívoros (cerdos) y carnívoros(Felis) (Subirá, 1993).

2.2.- Pretratamiento de las muestrasEl primer procedimiento que hay quellevar a cabo, antes del análisis de lamuestra, consiste en un proceso deabrasión mecánica con una broca decarburo para eliminar la capa más ex-terna (Tiesler, 2002 op. cit.; Trancho2003 op. cit.), disminuyendo el efectode contaminación por diagénesis.

Posteriormente se lleva a cabo una lim-pieza química sometiendo los restosóseos a una disolución de ácido diluida,cuyo objetivo es también el de reducirlos efectos de la diagénesis (Tiesler,2002 op. cit.; Subirá, 1993 op. cit.;Trancho 1996 op. cit.).

Finalmente, se calcina la muestra y lascenizas obtenidas se disuelven en ácido

nítrico (HNO3) puro. Se deja enfriar yse enrasa con agua ultrapura en un ma-traz aforado.

El último paso es el de inyectar lamuestra en el aparato que hayamos ele-gido para el análisis.

2.3.- Métodos analíticos y análisis delas muestras.La bibliografía especializada que se haconsultado propone numerosas técni-cas de análisis entre las que cabría enu-merar: Espectroscopía de EmisiónAtómica de Plasma Acoplado Inducti-vamente (ICP-AES), Espectrometríade Masas de Plasma Acoplado Inducti-vamente (ICP-MS), Fluorescencia deRayos X (XRF), Activación de Neu-trones (NAA), Espectrofotometría deRayos X (XRS), Análisis de isótoposestables de Carbono y Nitrógeno (δ 13Cy δ 15N) y, en último lugar, la técnica deEspectrometría de Masas de PlasmaAcoplado Inductivamente por AblaciónLáser (LA-ICP-MS), mediante la cualse obtienen pequeñas cantidades demateria de la superficie de la muestra,sin necesidad de destruir esta, permi-tiendo hacer múltiples medidas a escalamicroscópica a lo largo de la superficiede la muestra.

La más utilizada por los investigadoresespañoles que han sido consultados esla técnica de Espectroscopía de Emi-sión Atómica de Plasma Acoplado In-ductivamente (ICP-AES), que se

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clasifica como técnica destructiva yaque requiere un tratamiento químicoprevio, agresivo para la muestra, aun-que esta no suele ser superior a 1gramo.

Un plasma es, por definición, una mez-cla gaseosa conductora de la electrici-dad. Se genera un núcleo, blancobrillante y muy intenso, que termina enuna cola en forma de llama que puedealcanzar una temperatura de hasta10000 K (superior a los 9000 ºC). Paragenerar el plasma se emplea gas Argóny un generador de radio frecuencias(Skoog, 1994).

La muestra, previo tratamiento químicopara poder disolverla, se introduce deforma líquida transformándose poste-riormente en un aerosol. Cuando lamuestra nebulizada alcanza el plasma,esta se atomiza y se convierte en iones,a una temperatura de entre 4000 K y8000 K, la cual produce una excitaciónde los electrones a niveles de mayorenergía durante un tiempo muy breve,después del cual los electrones vuelvena caer a su nivel de energía más esta-ble, emitiendo un fotón con una longi-tud de onda característica para cadaelemento químico.

La “luz” que desprenden estos fotonesse recoge en un detector que mide suintensidad y, de forma indirecta, suconcentración en nuestra disolución y,por tanto, en nuestra muestra de hueso.

Para conocer la concentración de cadaelemento es necesario calibrar el apa-rato introduciendo muestras de con-centración perfectamente conocida(disoluciones patrón), de cada uno delos elementos químicos que queramosanalizar.

El proceso es más complicado de comoaquí se ha descrito, de forma simplista,para su comprensión.

3.- ConclusionesEl paso siguiente, una vez conocida laconcentración de los distintos elemen-tos traza de estudio para cada una de lasmuestras de estudio que habíamos pro-puesto, suelo y huesos (humano y ani-mal), consiste en correlacionarestadísticamente estos datos, propor-cionándonos así una idea sobre el pa-trón económico-dietético de esapoblación.

Podemos considerar, a grandes rasgos,teniendo en cuenta que por proporcio-nar en el presente artículo una meraidea simplista de los hechos, no hemoscontado con la existencia e influenciade varios factores diagenéticos, entreotros, que la relación entre el cocientede Zn y Ca (Tabla 2) nos proporcionauna idea sobre el nivel de ingesta cár-nica, y la relación entre las concentra-ciones de Sr y Ca (Tabla 3) una ideasobre el nivel de dieta vegetal:

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De igual forma, el valor de la relaciónentre las concentraciones de Ca y P nosda idea sobre el grado de diagénesis denuestra muestra (Tabla 4):

Podemos llegar a conocer el grado deconsumo de recursos terrestres o mari-nos evaluando para ello el logaritmo dela relación de concentraciones de Ba ySr (Burton y Price, 1990, citado enTrancho, 1996 op. cit.) (Tabla 4):

Los niveles de Fe, siempre comparán-dolos con los del suelo, suelen ser unindicador de diagénesis (Trancho y Ro-bledo, (1999).

Los niveles de V suelen indicar unadieta rica en tubérculos, cereales, leche.En el caso de niños niveles elevados deV pueden asociarse con el consumopreferente de leche y productos vege-tales (Trancho, 1996 op. cit.) y, en otroscasos, con la ingesta de dieta blanda yderivados de la leche (Robledo, 1998,

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Tabla 2: Relación entre el cociente de concentraciones Zn/Ca y el nivel de ingesta de proteínas animales

Tabla 3: Relación entre el cociente de concentraciones de Sr/Ca y el tipo de economía-dietética

Tabla 4: Relación entre el cociente de concentraciones de Ca/P y el índice diagenético

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citado en Trancho (1999) op. cit.).

BibliografíaBARAYBAR, J.P. & DE LA RUA,C. (1995): Estudio antropológico de lapoblación de Pico Ramos (Muskiz,Bizkaia). Consideraciones sobre la de-mografía, salud y subsistencia, Munibe,47, 151-157

BODORIKOVA, S. et al. (2010):Analysis of trace elements in the teethof individuals from the former crypt inSt. Catherine Monastery in Dechtice(district Trnava, Slovakia), Scripta Me-dica, 83 (1), 49-58

BURTON, JAMES (2008): Biologi-cal anthropology of the human skele-ton, en Katzenberg, M.A. & Saunders,S.R. (eds), Bone chemistry and traceelement analysis, (443-460). USA:John Wiley & Sons.

BROTHWELL, D. (1987): Desente-rrando huesos. Fondo de Cultura Eco-nómica. Ed. México.

FORNACIARI, G. & MALLEGNI,F. (1987): Paleonutritional study onskeletal remains of ancient populationsfrom the Mediterranean area: an at-tempt of interpretation, Anthrop. Anz,45 (2), 361-370

KRZYSZTOF, S. & GLAB, H.(2001): Trace elements concentrationsin human teeth from a Neolithic com-

mon grave at Nakonowo (Central Po-land), Variability and Evolution, 9, 51-59

MURGO, A. (2002). Primeros análisisde elementos traza para restos humanosdel Holoceno del Sector Centro de laPampa Deprimida, Pcia de BuenosAires. Sus alcances para la evaluaciónde dietas prehistóricas. 3er CongresoVirtual de Antropología y Arqueología,NAyA 2002. Obtenida dehttp://www.naya.org.ar/congreso2002/ponencias/andrea_murgo.htm

SKOOG, D.A. & LEARY, J.S.(1994): Análisis instrumental, enMcGraw-Hill/Iberoamericana de Es-paña, Espectroscopía de emisión ba-sada atomización con plasma, arco ychispa, (pp. 272-295), Madrid:McGraw-Hill

SUBIRÁ, M. E. (1993): Elementotraza en restos humanos talayóticos.Estudio de la necrópolis de S’Illot desPorros, Santa Margarida, Mallorca,Libros Pórtico, Zaragoza

TIESLER, V., SIERRA, T. & TE-JEDA, S. (2002): Nutrición y condi-ciones de vida en la costa norte de laPenínsula durante el Clásico: Una vi-sión desde Xcambo, Yucatán, en XVSimposio de Investigaciones Arqueoló-gicas en Guatemala, 2001 (pp. 752-762). Ciudad de Guatemala,Guatemala. Obtenida de http://asocia-

Estrat Crític 6. (2012): 156-165

165

J.M. Cervera Añón

ciontikal.com/pdf/64.01%20-%20Ties-ler%20-%20en%20PDF.pdf

TRANCHO, G.J. & ROBLEDO, B.(n.d.): El patrón alimenticio de las po-blaciones pasadas ¿Qué comían laspoblaciones del pasado? Obtenida dehttp://man.mcu.es/museo/JornadasSe-minarios/acercandonos_al_pasado/ar-chivos_pdf/trancho.pdf

TRANCHO, G.J. & ROBLEDO, B.(1999): Paleodieta: Estudio del patrónalimenticio en El Cerro de la Cabeza(Ávila). Obtenida dehttp://www.ucm.es/info/antropo/tran-cho/dieta.htm

TRANCHO, G.J. & ROBLEDO, B.(2003): Los restos óseos humanos delyacimiento Mesolítico de Sheikh Mus-tafa (Sudán Central). Estudio antropo-métrico y de Paleodieta, Complutum,14, 401-408

TRANCHO et al. (1996): Recons-trucción del patrón alimenticio de dospoblaciones prehistóricas de la MesetaNorte, Complutum, 7, 73-90

ZAPATA, J. et al. (2006): Diagenesis,not biogenesis: Two late Roman skele-tal examples, Science of the Total En-vironment, 369, 357-368

Estrat Crític 6. (2012): 156-165