Rocciosa, piatta e quasi priva di vegetazione, Avayalik, un'isola vicino all'estremità settentrionale di Labrador, in Canada, non è la destinazione ideale per le vacanze. Tuttavia, il suo terreno di riserva è disseminato di siti archeologici che suggeriscono attività e abitazioni umane risalenti a più di 1.500 anni.
Quasi quattro decenni fa, una spedizione co-gestita da William Fitzhugh, direttore dell'Arctic Studies Center dello Smithsonian, tornò da Avayalik con una serie di reperti recuperati da quei siti preistorici.
Tra questi c'erano fasci di balle, un sistema di filtrazione ispido trovato nelle bocche delle balene Mysticeti. Se trattato correttamente, il baleen è un materiale straordinariamente flessibile, al punto che alcuni ricercatori lo definiscono “la plastica della natura”. I popoli indigeni, tra le altre cose, hanno intessuto questo materiale flessibile in cestini e lo hanno spogliato per realizzare lenze. Durante l'era commerciale della caccia alle balene, gli artigiani lo incorporavano persino in corsetti e ombrelloni.
Studiando quei campioni di Avayalik, tuttavia, Fitzhugh e i suoi colleghi non potevano essere sicuri di ciò che avevano. La loro confusione riguardava più dello scopo pratico di quei fasci di balle: gli antichi popoli di Avayalik avrebbero potuto usare il loro contenuto come frustate o componenti di trappole, ma i dettagli sulla sostanza stessa erano scarsi.
Sebbene il freddo avesse preservato bene il materiale, i motivi distintivi si erano degradati e i colori erano sbiaditi, rendendo quasi impossibile determinare da quale specie di balena provenisse. All'epoca Susan Kaplan - ora direttrice del Perry-MacMillan Arctic Museum e del Arctic Studies Center di Bowdoin, ma poi una studentessa di dottorato affiliata alla Smithsonian - pensava che avrebbe potuto trovare un modo per scoprirlo.
Il baleen è un materiale straordinariamente flessibile, al punto che alcuni ricercatori lo chiamano "plastica della natura". I popoli indigeni hanno, tra le altre cose, intrecciato questo materiale flessibile in cestini e lo hanno spogliato per fare lenze. (Wikimedia Commons / Randall Wade Grant) "C'era questa cosa stravagante chiamata microscopio a scansione elettronica", afferma Kaplan, riferendosi a un potente strumento appena disponibile presso lo Smithsonian. La microscopia a scansione elettronica, in grado di eseguire il rendering di immagini ingrandite della nanoscala, viene utilizzata per esaminare - e talvolta manipolare - campioni a livello molecolare. Nel tentativo di scoprire se potesse essere d'aiuto qui, Kaplan ricevette il permesso di estrarre piccoli frammenti di materiale dai campioni di balle che i suoi colleghi ricercatori avevano riportato. Mise con cura quei minuscoli campioni - ma non del tutto microscopici - in fiale di vetro sigillate e chiaramente etichettate. Mentre ricorda: “La mia domanda alle persone era: riesci a identificare [le specie dei] balle al microscopio a scansione? ”
Si è scoperto che non potevano, ma la preparazione di Kaplan ha comunque dato i suoi frutti: ci è voluto solo molto più tempo del previsto.
Per anni, la collezione di campioni di Kaplan rimase nell'ufficio di Fitzhugh, piccoli ricordi delle storie ancora non raccontate di Avayalik. È lì che avrebbero potuto rimanere, se Caroline Solazzo, una biologa molecolare del Smithsonian's Museum Conservation Institute, non avesse avvicinato Fitzhugh con un'altra possibilità, una tecnica che avrebbe potuto avere successo laddove il microscopio a scansione elettronica non era riuscito.
Il metodo suggerito da Solazzo è noto come impronta digitale della massa peptidica. È un approccio che prevede la scomposizione delle proteine in catene di amminoacidi più brevi. Se sai cosa stai cercando, puoi indirizzare una specifica proteina, tenendo d'occhio i biomarcatori molecolari noti che ti consentono di identificarne la fonte. Tra l'altro, è sia economico che veloce, soprattutto se paragonato alle analisi del DNA più convenzionali, che sarebbero state quasi impossibili, dato il degrado di campioni antichi come quelli recuperati da Labrador. "Il DNA è un processo molto più ingombrante", afferma Fitzhugh. "È costoso. È soggetto a contaminazione e cose del genere. "
Baleen è un sistema di filtrazione ispido che si trova nelle bocche delle balene Mysticeti. (Wikimedia Commons / John Schell) Il baleen si adattava bene al metodo, poiché, come spiega Solazzo, “è principalmente composto da un tipo di proteina: l'alfa-cheratina. È la stessa famiglia di proteine che si trova nei capelli, nelle unghie, nel corno, nello zoccolo. ”In quella luce, pensò che sarebbe stato possibile identificare finalmente i campioni che Kaplan aveva archiviato molto prima.
A quanto pare, Solazzo aveva ragione. In un articolo recentemente pubblicato dalla rivista open access PLOS ONE, lei e i suoi coautori scrivono che ha applicato con successo la tecnica dell'impronta digitale a 29 campioni frammentari, scoprendo che la stragrande maggioranza proveniva da balene a testa di arco. Relativamente comuni nelle acque artiche e subartiche, comprese quelle al largo della costa di Labrador, le teste a prua hanno mascelle sorprendentemente peculiari che assomigliano a sorrisi storicamente da cartone animato quando le loro bocche sono chiuse. Sebbene siano stati pesantemente pescati durante l'età d'oro della caccia alle balene in Europa - e, sembrerebbe, anche in un passato molto più lontano - sono oggi considerati una specie di scarsa preoccupazione.
Il successo di Solazzo è un risultato sorprendente, in parte perché testimonia i benefici dell'impronta digitale della massa peptidica più in generale.
Tale angolo ha anche impressionato William Cioffi, uno studente di dottorato che lavora su questioni relative alla conservazione delle balene alla Duke University. "Sembra un'ottima tecnica", ha detto Cioffi dopo aver esaminato il documento. "Se hai campioni che non riesci a ottenere dal DNA, sembra un ottimo modo per ottenere informazioni sulle specie."
Mentre i risultati delle analisi di Solazzo sono di per sé affascinanti, possono aprire le porte a lavori futuri ancora più importanti. Come riconosce, "[T] la tecnica è distruttiva, anche se abbiamo bisogno di pochissimo" materiale. Di conseguenza, analizzare alcuni dei manufatti nelle collezioni dello Smithsonian può essere una proposta complicata, anche se sarebbe utile sapere di più sui resti di animali incorporati in essi.
"C'è un sacco di balle in piccoli pezzi, o incorporate in artefatti (sopra: cestino fatto di balle) che è interessante dal punto di vista archeologico, ma ci sono molte informazioni sull'ambiente e sulla biologia intrappolate anche lì", afferma William Fitzhugh . (Dipartimento di Antropologia, NMNH) Avendo dimostrato che è possibile identificare le specie di balene dai balle, Solazzo afferma: "Ora abbiamo un nuovo strumento per studiare quelle raccolte".
Il successo di Solazzo è, tuttavia, più che una prova di concetto: come notano lei e i suoi coautori, potrebbe anche contribuire più direttamente agli sforzi di conservazione in corso. Aiutandoci a capire quali tipi di balene venivano cacciati in una determinata regione in determinati punti del passato, ci avrebbe permesso di comprendere meglio come le popolazioni sono cambiate nel tempo.
"Stiamo ancora cercando di capire come entrambe queste popolazioni - la popolazione bowhead e la balena destra - siano state decimate, quando sono state decimate e quali potrebbero essere state le dimensioni della popolazione originale", afferma Andrew J. Reid, professore di biologia marina di Duke (e consigliere di Cioffi). "Qualsiasi approfondimento sulla balena europea post-contatto precoce o persino sulla caccia alle balene aborigene pre-contatto è utile in tal senso."
Forse ancora più importante, Baleen potrebbe avere altre storie da raccontare. Nel loro articolo, Solazzo e i suoi coautori osservano che la Baleen potrebbe effettivamente codificare prove del cambiamento climatico e di altre questioni ambientali. Espandendosi su quel punto della conversazione, Fitzhugh ha confrontato il potenziale del materiale con quello delle carote di ghiaccio, il che può aiutarci a tenere traccia dei livelli atmosferici risalenti a centinaia di migliaia di anni.
"Baleen cresce e incorpora le firme ambientali man mano che cresce e congela quelle in baleen", afferma. “Quando hai queste grandi balene a testa di arco che ora conosciamo dal vivo per avere duecento anni, ora abbiamo questi grandi record ambientali. È come un archivio di inquinamento, temperatura dell'acqua, salinità, ogni sorta di cose che dobbiamo sapere sull'ambiente in passato. ”
Allo stesso modo, Cioffi ha suggerito che il giornale era in parte eccitante perché potrebbe aiutarci a scoprire ancora di più su queste balene morte da tempo e sulle acque attraverso le quali nuotano. "C'è un sacco di balle in piccoli pezzi o incorporati in artefatti che sono interessanti archeologicamente, ma ci sono molte informazioni su ambiente e biologia intrappolate anche lì", dice. "È una piccola finestra sul passato, in un modo che non possiamo ottenere quel tipo di dati biologici ora."
Mentre tali scoperte potrebbero arrivare in tempo, Fitzhugh suggerisce che ciò che abbiamo già appreso parla del reale potenziale dei musei.
"Quando raccogli cose non sai davvero quale potrebbe essere il loro scopo in seguito", dice. “Se raccogli cose solo per un particolare bisogno che hai in questo momento, spesso non hai i materiali che devi usare quando vengono sviluppate nuove tecniche per studiarle o capirle. Quindi, questo è un buon caso per le vecchie collezioni dello Smithsonian che diventano preziose a causa delle nuove tecniche scientifiche sviluppate per studiarle e analizzarle ”.
Kaplan, nel frattempo, è soddisfatto dei risultati. "È così bello vedere i balli lavorare in stampa", dice. Dopo tutti questi anni, però, si ritrova a pensare di nuovo ad Avayalik. Spera persino di fare presto un viaggio di ritorno. Abbiamo ancora molto da imparare dai manufatti che abbiamo già, ma ce ne sono molti altri ancora da scoprire.
