DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-024-51150-x
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39304646
تاريخ النشر: 2024-09-20
المؤلف: Owen Alexander Higgins وآخرون
الموضوع الرئيسي: دراسات الأنثروبولوجيا الجنائية والبيوآركيولوجيا
نظرة عامة
تدرس هذه الدراسة الجوانب البيولوجية لطفل من العصر الحجري الأعلى، لي مورا 1، من غروتا ديل مورا في جنوب إيطاليا، الذي يعود تاريخه إلى حوالي 17,320-16,910 سنة قبل الحاضر. باستخدام نهج متعدد التخصصات يشمل علم الجينوم القديم، وعلم الأنسجة السنية القديمة، والتحليلات الجيوكيميائية، والتأريخ بالكربون المشع المباشر، تكشف الأبحاث عن رؤى حول تطور الطفل وصحته وحياته المبكرة، التي انتهت حوالي 72 أسبوعًا من العمر. ومن الجدير بالذكر أن النتائج تشير إلى سمات ظاهرة، وأمراض خلقية محتملة، وانخفاض في حركة الأم خلال الحمل، ودرجة عالية من التزاوج الداخلي.
تشير التحليلات الجينومية إلى انتشار مبكر لمكونات جينية شبيهة بفيلابروانا عبر شبه الجزيرة الإيطالية، مما يبرز تحولًا سكانيًا كبيرًا يتزامن مع نهاية الحد الأقصى الجليدي الأخير (LGM). يتميز هذه الفترة بتحسن المناخ وتوسع البشر في جنوب أوروبا، إلى جانب التحولات في الثقافة المادية وأنماط الاستيطان. تؤكد الدراسة على أهمية فهم تاريخ الحياة المبكرة والديناميات السكانية لتوضيح التحولات البيولوجية والاجتماعية التي تحدث خلال هذه المرحلة الانتقالية الحرجة في تاريخ البشرية.
مقدمة
في هذا القسم، يصف المؤلفون بقايا هيكل عظمي لطفل، والتي وُجدت محفوظة جيدًا ولها حالة كبيرة من التكامل. سمح طول عظم الفخذ بتقدير ارتفاع الطفل بحوالي 82 سم. بالإضافة إلى ذلك، تشير تحليلات التطور السني والهيكلي إلى عمر عند الوفاة يتراوح من حوالي 7.5 أشهر إلى 1.5 سنة. تشمل إحدى النتائج الملحوظة احتمال وجود كسر في الترقوة اليسرى، والذي يُفترض أنه نتج عن مضاعفات أثناء الولادة.
لتحديد عمر البقايا، تم أخذ عينتين من الأقواس الفقرية (واحدة عنقية وواحدة قطنية) للتأريخ بالكربون المشع باستخدام مطياف الكتلة المسرع (AMS). أسفرت النتائج عن تاريخين مختلفين للكربون المشع، تم دمجهما لاحقًا باستخدام وظيفة R_ Combine في OxCal 4.4. قدمت هذه التحليلات نطاق عمر تقويمي مُعتمد للبقايا يتراوح بين 17,320 إلى 16,910 سنة مُعتمدة قبل الحاضر (cal BP) مع احتمال 95.4%.
الطرق
في هذه الدراسة، استخدم الباحثون نهجًا تحليليًا شاملاً يتضمن أخذ عينات من عناصر هيكلية مختلفة لإجراء تحليلات متعددة. تم جمع عينتين من الأقواس الفقرية (عنقية وقطنية) للتأريخ بالكربون المشع باستخدام مطياف الكتلة المسرع (AMS). بالإضافة إلى ذلك، تم أخذ عينة من القاطع اللبني الأول العلوي الأيسر (ULdi1) ومن الضرس الدائم الأول العلوي الأيمن (URM1) لإجراء تحليلات هيستومورفومترية وهيستوكيميائية. علاوة على ذلك، تم الحصول على العظم الصخري الأيسر لتحليل الحمض النووي القديم (aDNA).
تم إجراء أخذ العينات التدميرية وفقًا للأذونات من السلطات المعنية، وتحديدًا من إدارة الآثار والفنون الجميلة والمناظر الطبيعية لمدينة بارى الكبرى، تحت رعاية وزارة التراث الثقافي والأنشطة والسياحة (MiBACT)، كما هو موضح برقم البروتوكول 4997. يضمن هذا الإطار المنهجي إجراء التحليلات بشكل أخلاقي ووفقًا للإرشادات التنظيمية، مما يسمح بجمع بيانات قوية وتفسيرها لاحقًا.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” في ورقة البحث النتائج الرئيسية المستمدة من التجارب أو التحليلات التي تم إجراؤها. يبرز النتائج المهمة التي تدعم الفرضيات أو أسئلة البحث المطروحة سابقًا في الدراسة. عادةً ما يتم توضيح النتائج من خلال أشكال مختلفة من تمثيل البيانات، مثل الجداول أو الرسوم البيانية أو التحليلات الإحصائية، التي توفر نظرة عامة واضحة وموجزة عن النتائج.
قد يناقش القسم أيضًا تداعيات هذه النتائج، مقارنًا إياها بالأدبيات الموجودة لوضع النتائج في سياق أوسع من مجال الدراسة. بالإضافة إلى ذلك، يتم تناول أي نتائج غير متوقعة أو شذوذ، مما يوفر رؤى حول المجالات المحتملة لمزيد من البحث أو التحقيق. بشكل عام، يخدم هذا القسم في التحقق من أهداف البحث والمساهمة في المعرفة الموجودة.
المناقشة
يقدم قسم المناقشة في ورقة البحث تحليلًا شاملاً للنتائج المتعلقة بعلم الأنسجة القديمة، والجيوكيمياء، والجينوم المتعلقة ببقايا الطفل من غروتا ديل مورا، مما يسلط الضوء على السكان البشريين في جنوب إيطاليا في نهاية الحد الأقصى الجليدي الأخير (LGM). يكشف التحليل الأنسجة القديمة أن الطفل أظهر تطورًا سنيًا متسارعًا، حيث حدث بدء تكوين التاج حوالي 30 أسبوعًا قبل الولادة واكتمل حوالي 12 أسبوعًا بعد الولادة، مما أدى إلى إجمالي زمن تكوين التاج 42 أسبوعًا. يتناقض هذا مع المتوسطات الأوروبية الحديثة، مما يشير إلى مسار تطوري أسرع في الأطفال من العصر الحجري الأعلى. تشير وجود خطوط بارزة في المينا إلى أحداث ضغط فيزيولوجي متعددة خلال الحمل والحياة المبكرة، والتي قد تكون مرتبطة بصحة الأم أو حالات خلقية، مثل الطفرات المحددة في الجينات المرتبطة باعتلال عضلة القلب الضخامي العائلي.
تشير التحليلات الجيوكيميائية إلى تغييرات دياغنيتية كبيرة تؤثر على الملفات العنصرية للأسنان، مما يعقد التفسيرات الغذائية. ومع ذلك، تشير توقيعات النظائر المستقرة للسترونتيوم إلى حركة محلية للأم خلال المراحل المتأخرة من الحمل. يكشف التحليل الجينومي أن الطفل كان ذكرًا وينتمي إلى مجموعة الهابلوغروب الميتوكوندري U2’3’4’7’8’9، المرتبطة ارتباطًا وثيقًا بمجموعة فيلابروانا الجينية، مما يشير إلى سلالة مشتركة مع صيادي الجامعين الآخرين في جنوب إيطاليا. تشير النتائج إلى تحول سكاني في جنوب إيطاليا خلال الانتقال من ثقافات الجرافتيان إلى الإيبيغرافتيان، مع أدلة على زيادة التزاوج الداخلي بين عدد قليل من السكان. بشكل عام، تسلط الدراسة الضوء على الاستمرارية الجينية والديناميات السكانية للسكان ما قبل التاريخ في جنوب إيطاليا، مما يبرز الحاجة إلى مزيد من البيانات الجينومية لتوضيح تعقيدات الهجرة البشرية والتكيف خلال الحد الأقصى الجليدي الأخير.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-024-51150-x
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39304646
Publication Date: 2024-09-20
Author(s): Owen Alexander Higgins et al.
Primary Topic: Forensic Anthropology and Bioarchaeology Studies
Overview
This study investigates the biological aspects of an Upper Palaeolithic infant, Le Mura 1, from Grotta delle Mura in southern Italy, dated to approximately 17,320-16,910 cal BP. Utilizing a multidisciplinary approach that includes palaeogenomics, dental palaeohistology, geochemical analyses, and direct radiocarbon dating, the research reveals insights into the infant’s development, health, and early life, which ended around 72 weeks of age. Notably, the findings indicate phenotypic traits, potential congenital diseases, low maternal mobility during gestation, and a high degree of endogamy.
The genomic analysis suggests an early dissemination of Villabruna-like genetic components across the Italian peninsula, highlighting a significant population turnover coinciding with the end of the Last Glacial Maximum (LGM). This period is characterized by climate improvement and subsequent human expansions in southern Europe, alongside shifts in material culture and settlement patterns. The study emphasizes the importance of understanding early life history and population dynamics to elucidate the biological and social transformations occurring during this critical transitional phase in human history.
Introduction
In this section, the authors describe the skeletal remains of an infant, which were found to be well-preserved and largely intact. The length of the femur’s diaphysis allowed for an estimation of the infant’s height at approximately 82 cm. Additionally, the analysis of dental and skeletal development indicates an age at death ranging from about 7.5 months to 1.5 years. A notable finding includes a probable fracture of the left clavicle, which is hypothesized to have resulted from complications during birth.
To establish the age of the remains, two vertebral arches (one cervical and one lumbar) were sampled for direct Accelerator Mass Spectrometry (AMS) radiocarbon dating. The results yielded two separate radiocarbon dates, which were subsequently combined using the R_ Combine function in OxCal 4.4. This analysis provided a calibrated calendar age range for the remains of 17,320 to 16,910 calibrated years before present (cal BP) with a 95.4% probability.
Methods
In this study, the researchers employed a comprehensive analytical approach involving the sampling of various skeletal elements for multiple analyses. Specifically, two vertebral arches (cervical and lumbar) were collected for Accelerator Mass Spectrometry (AMS) radiocarbon dating. Additionally, the upper left first deciduous incisor (ULdi1) and the upper right first permanent molar (URM1) were sampled for histomorphometric and histochemical analyses. Furthermore, the left petrous bone was obtained for ancient DNA (aDNA) analysis.
Destructive sampling was carried out in compliance with permissions from the relevant authorities, specifically the Soprintendenza Archeologia, belle arti e paesaggio per la città metropolitana di Bari, under the auspices of the Ministry of Cultural Heritage and Activities and Tourism (MiBACT), as indicated by protocol number 4997. This methodological framework ensures that the analyses are conducted ethically and within regulatory guidelines, allowing for robust data collection and subsequent interpretation.
Results
The “Results” section of the research paper presents the key findings derived from the conducted experiments or analyses. It highlights the significant outcomes that support the hypotheses or research questions posed earlier in the study. The results are typically illustrated through various forms of data representation, such as tables, graphs, or statistical analyses, which provide a clear and concise overview of the findings.
The section may also discuss the implications of these results, comparing them with existing literature to contextualize the findings within the broader field of study. Additionally, any unexpected outcomes or anomalies are addressed, offering insights into potential areas for further research or investigation. Overall, this section serves to validate the research objectives and contribute to the existing body of knowledge.
Discussion
The discussion section of the research paper presents a comprehensive analysis of the palaeohistological, geochemical, and genomic findings related to the infant remains from Grotta delle Mura, shedding light on human populations in southern Italy at the end of the Last Glacial Maximum (LGM). The palaeohistological analysis reveals that the infant exhibited an accelerated dental development, with crown initiation occurring approximately 30 weeks before birth and completion around 12 weeks postnatally, resulting in a total crown formation time of 42 weeks. This contrasts with modern European averages, suggesting a faster developmental trajectory in Upper Palaeolithic infants. The presence of accentuated lines in the enamel indicates multiple physiological stress events during gestation and early life, potentially linked to maternal health or congenital conditions, such as the identified mutations in genes associated with familial hypertrophic cardiomyopathy.
Geochemical analyses indicate significant diagenetic alterations affecting the elemental profiles of the teeth, complicating dietary interpretations. However, the stable strontium isotopic signatures suggest local maternal mobility during the late stages of pregnancy. Genomic analysis reveals that the infant was male and belonged to the U2’3’4’7’8’9 mitochondrial haplogroup, closely related to the Villabruna genetic cluster, indicating a shared ancestry with other hunter-gatherers in southern Italy. The findings suggest a population turnover in southern Italy during the transition from the Gravettian to Epigravettian cultures, with evidence of increased inbreeding among a small population. Overall, the study highlights the genetic continuity and demographic dynamics of prehistoric populations in southern Italy, emphasizing the need for further genomic data to elucidate the complexities of human migration and adaptation during the LGM.