Sorge in alto sopra il paesaggio circostante, i tumuli di Cahokia nell'Illinois rappresentano il più grande insediamento precolombiano costruito a nord del Rio Grande. Gli archeologi hanno discusso a lungo del numero esatto di persone che hanno chiamato Cahokia la loro casa, ma le stime suggeriscono che 20.000 potrebbero aver vissuto tra le centinaia di case e enormi piazze (tra cui una delle dimensioni di 45 campi da calcio) che hanno superato i tumuli della città circa 1000 DC Quindi, per ragioni non del tutto comprese, la civiltà che costruì strutture di terra così massicce scomparve. Nel 1350 d.C., la regione fu in gran parte abbandonata.
La città che è scomparsa circa 700 anni fa presenta una domanda accattivante per gli archeologi: cosa è successo al popolo mississippiano che ha costruito Cahokia? La chiave per risolvere quel mistero è la domanda meno ovvia ma altrettanto importante di come la popolazione della grande città tumulo è cambiata nel tempo.
"Arrivare alla storia della popolazione in archeologia è sempre stato leggermente difficile e indiretto", afferma AJ White, uno studente laureato in antropologia all'Università di Berkeley. I ricercatori possono esaminare l'architettura domestica e stimare il numero di persone che vivono nelle case, oppure guardare la densità di manufatti come frammenti di ceramica o persino contare sepolture nei cimiteri (quando esistono). Ma questi metodi sono misurazioni proxy che si basano sulla stima. Ciò di cui gli scienziati hanno davvero bisogno è un composto lasciato indietro dagli umani che vivono nel paesaggio, qualcosa che potrebbe riflettere la dimensione della popolazione mentre saliva e scendeva.
Qualcosa come una molecola speciale trovata nella cacca umana.
Monks Mound, la più grande struttura in terra di Cahokia. (Sito storico statale dei monti Cahokia) Proprio un tale biomarker è oggetto di un recente articolo scritto da White e colleghi e pubblicato sul Journal of Archaeological Science . I ricercatori hanno esaminato l'efficacia della misurazione del coprostanolo, una molecola di colesterolo parzialmente digerito prodotto nell'intestino umano, come un modo per misurare la popolazione mutevole di Cahokia. Per la loro gioia, la quantità di coprostanolo estratto dai nuclei di sedimenti prelevati dal vicino lago a ferro di cavallo seguiva da vicino le tendenze della popolazione indicate dalla documentazione archeologica.
"I risultati di Cahokia sono davvero promettenti", afferma Elizabeth Arkush, archeologa dell'Università di Pittsburgh. È un buon segno per la ricerca di Arkush; è una delle principali investigatrici in un progetto in corso per utilizzare gli stessi marcatori fecali per studiare i cambiamenti della popolazione in Perù.
Cahokia è stato un punto di partenza ideale, in parte perché è stato studiato a fondo. Gli archeologi hanno già un'idea di come la popolazione abbia fluttuato nel tempo grazie ai resti di architettura e manufatti, anche se non sono in grado di individuare il numero preciso di persone che vivono lì. Inoltre, la popolazione di Cahokia non aveva suini o pecore addomesticati, che producono anche coprostanolo e potrebbero distorcere le misurazioni della popolazione umana da parte degli scienziati.
Il gruppo di White ha prelevato campioni dai nuclei di sedimenti lacustri e coprostanolo isolato, nonché un composto in cui si degrada, chiamato epi-coprostanolo. "Nell'uomo, il coprostanolo è un componente piuttosto significativo delle feci", afferma White. "Arriva a un punto decimale di una percentuale della composizione totale delle feci."
Considerando che la cacca umana è circa il 75% di acqua, anche una frazione di percentuale rende il coprostanolo un componente piuttosto significativo. (È anche uno dei composti che conferisce alle feci il suo odore pungente.) Il team ha quindi confrontato i due sottoprodotti del colesterolo con una terza molecola che esiste anche nei rifiuti umani ma si degrada a un ritmo diverso. La combinazione di queste misurazioni riflette i cambiamenti nella popolazione di Cahokia nel corso di diversi secoli e l'esame di più molecole ha contribuito a ridurre le incertezze risultanti dai composti degradanti.
Lo studio serve come prova del concetto per testare il metodo fecale in una regione temperata come Cahokia. La misurazione del coprotanolo è una tecnica abbastanza nuova per stimare le dimensioni della popolazione e i primi sforzi per utilizzare biomarcatori fecali umani per studiare antichi insediamenti sono stati condotti in luoghi come la Norvegia, dove le basse temperature aiutano a preservare i composti. White e i suoi colleghi sono stati lieti di scoprire che le molecole di Cahokia, dove le temperature aumentano molto, sono state ben conservate abbastanza da stimare il numero di persone che vivono in città centinaia di anni fa.
"Non lo vedo come qualcosa che sostituirà i precedenti metodi di stima della popolazione, ma piuttosto può integrare la nostra conoscenza in un modo nuovo dove i metodi tradizionali non possono", afferma White.
La tecnica ha ancora molti nodi da risolvere. Per prima cosa, il coprostanolo non si degrada a un ritmo costante per quanto gli scienziati possono dire. Per un altro, la quantità di coprostanolo prodotta da un singolo essere umano dipende dalla sua dieta, sebbene White affermi che l'influenza della dieta di una persona non è del tutto chiara.
"Se qualcuno volesse solo mangiare carne per un mese e poi fare delle cose grossolane in laboratorio, e poi mangiare il tofu per un mese e fare altre cose grossolane in laboratorio, sarebbe molto produttivo", dice. "Ma non so se il responsabile del laboratorio sarebbe molto felice se lo proponessi."
Schema raffigurante la formazione, la deposizione e il degrado degli stanoli fecali umani. (AJ White et al.) Gli elementi dell'ambiente e della cultura umana possono anche cambiare la quantità di feci che finisce nei corpi idrici, dove le molecole sono conservate nei sedimenti. Se una comunità si trovasse vicino al lago e circondata da colline, ciò potrebbe significare più deflusso in acqua e livelli più alti di biomarcatori fecali. D'altra parte, se la comunità usasse il concime umano come fertilizzante, è probabile che un numero inferiore di molecole di coprostanolo si presentasse nei registri del lago.
Queste considerazioni sono particolarmente importanti per Arkush e il suo team, che hanno lavorato per ottenere risultati simili nelle Ande intorno al bacino del Lago Titicaca, dove la presenza umana risale al 5000 a.C. La storia della popolazione della regione è molto più complicata di quella di Cahokia, che conta numerose civiltà e città. La città di Tiwanaku fu la principale potenza della regione nel 400 d.C., seguita dall'arrivo dell'Inca intorno al 1450 d.C. e poi dai conquistatori spagnoli nel 1500 d.C. circa
Il progetto in Perù è iniziato nel 2015 ed è ancora in fase di analisi di laboratorio, ma il team ha identificato con successo il coprostanolo nei nuclei dei laghi. Il lavoro presenta un modo per integrare le precedenti misurazioni basate sull'archeologia, come un'impresa lunga e ardua nota come indagine a copertura completa. In questi sondaggi, gruppi di persone camminano in linea retta con gli occhi incollati al suolo in cerca di artefatti, quindi registrano la posizione e la densità di quegli artefatti per costruire una mappa di antichi insediamenti.
"Se ti piacciono le passeggiate e le escursioni, è un modo fantastico di trascorrere le tue giornate", afferma Arkush, ma può essere estremamente difficile misurare le popolazioni nomadi che vivevano nella regione solo per un breve periodo. "Se si scopre che gli stanoli tracciano la popolazione nel tempo, allora si aprono molte meravigliose opportunità per comprendere i livelli della popolazione umana in aree in cui è difficile farlo archeologicamente" - luoghi come gli accampamenti di cacciatori-raccoglitori.
I biomarcatori fecali potrebbero anche aiutare gli archeologi a capire quanto intensamente questi gruppi stessero usando animali domestici come i lama, poiché possono essere identificati anche biomarcatori unici negli escrementi di animali. Ma estrarre minuscole molecole da tutta quell'antica cacca è un processo lungo.
"Per prelevare un campione dall'essere un sedimento fresco alla capacità di analizzarlo, occorrerebbe una settimana", afferma Josef Werne, un biogeochimico che lavora anche al progetto Perù. Il team ha circa 30 campioni da ciascuno dei tre laghi della regione (Umayo, Arapa e Orurillo), che si traducono in molte ore mettendo sedimenti attraverso varie macchine e analizzando i risultati.
Anche dopo tutto quel lavoro, numerose variabili possono complicare il quadro quando si studiano biomarcatori fecali. Si spera che i risultati finali in Perù offriranno un nuovo strumento per studiare il flusso di persone nella regione, piuttosto che un organico assoluto di qualsiasi insediamento specifico. Ma man mano che il catalogo dei resti fecali cresce, forse i sottoprodotti dei rifiuti umani ci diranno tanto sulle popolazioni storiche quanto sulle case sepolte e sui frammenti di terracotta.
"Sono cautamente ottimista", afferma Werne del loro lavoro. C'è ancora molto da fare prima che il team del Perù sia pronto a pubblicare qualsiasi risultato, ma se i risultati sono promettenti come lo studio di Cahokia, nel futuro dell'archeologia potrebbero esserci un sacco di cacca antica.
