التأريخ بالكربون المشع يعمل فقط نصف الوقت – ربما وجدنا الحل

المواعدة هي كل شيء في علم الآثار. قد تتصدر الاكتشافات المثيرة لمواقع الدفن القديمة أو المجوهرات عناوين الصحف ، ولكن بالنسبة للعلماء ، فإن هذا النوع من الاكتشافات يكون ذا مغزى فقط إذا تمكنا من معرفة عمر القطع الأثرية.

لذلك عندما طور الكيميائي ويلارد ليبي التأريخ بالكربون المشع في عام 1946 ، كان ذلك بمثابة اختراق لعلم الآثار وحصل على جائزة نوبل لإنجازاته.

في الوقت الحاضر ، يعتبر الناس تقنية الكربون المشع أمرًا مفروغًا منه ويعتقد الكثير من الناس أنه يمكنك استخدام الكربون المشع على أي بقايا بشرية. يرغب العلماء في أن يكون هذا صحيحًا ، ولكن في الواقع ، يمكن تأريخ 50٪ فقط من الجثث باستخدام هذه الطريقة لأنه في بعض الهياكل العظمية لا توجد مادة عضوية كافية أو أنها ملوثة.

تم تأريخ العديد من الاكتشافات المثيرة بشكل غير دقيق أو لم يتم تأريخها على الإطلاق ، مما يعني أن أدلة الهياكل العظمية من الماضي لا تزال مغلقة. لكن ربما يكون فريقي قد وجد المفتاح: مواعدة الحمض النووي.

كيف يعمل التأريخ بالكربون المشع

لفهم سبب حاجتنا إلى التأريخ باستخدام الحمض النووي ، عليك أن تعرف ما هو التأريخ بالكربون المشع. يتيح لنا تحديد تاريخ المواد العضوية (التي تقل عن 50000 عام) بناءً على التفاعلات الكيميائية التي يتبادلها الجسم مع البيئة بعد الموت.

يوجد الكربون في جميع الكائنات الحية وهو العمود الفقري لجميع الجزيئات. نحن نمتصه عندما نأكل الطعام ونخرجه في الجو. يقارن التأريخ بالكربون المشع بين النظائر الثلاثة المختلفة (نوع من الذرات) للكربون.

يبقى الكربون 12 الأكثر وفرة مستقرًا في الغلاف الجوي. إنه مقياس جيد لقياس عمر الهياكل العظمية كأحد النظائر الأخرى ، الكربون 14 مشع ويتحلل بمرور الوقت.

نظرًا لأن الحيوانات والنباتات تتوقف عن امتصاص الكربون 14 عندما تتحلل ، فإن النشاط الإشعاعي للكربون 14 المتخلف يكشف عن عمرها. لكن هناك مشكلة. إن الكميات المنخفضة من المواد العضوية ، والنظام الغذائي للمتوفى أو الحيوان ، والتلوث بالعينات الحديثة يمكن أن تحرف الحساب.

يمكن أن يصل الاختلاف في المواعدة بين المختبرات وحدها إلى 1000 عام. إنه مثل مواعدة الملكة إليزابيث الثانية إلى زمن ويليام الفاتح.

البديل للتأريخ بالكربون المشع هو استخدام القطع الأثرية التي تم العثور عليها جنبًا إلى جنب مع الرفات البشرية. ينجح هذا إذا وجدنا هيكلًا عظميًا يحمل عملة معدنية صكها يوليوس قيصر ، على سبيل المثال. لكن هذا نادرًا ما يحدث.

تم العثور على أقدم بقايا بشرية في أفغانستان في كهف دارا كور في بدخشان. كهف Darra-i-Kur في أفغانستان ، على سبيل المثال ، كان يُفترض في البداية أنه من عصر باليوليتيك (30 ألف سنة قبل الوقت الحاضر) ، بناءً على التأريخ بالكربون المشع لعينات الفحم والتربة. لكن دراسة لاحقة قامت بقياس شظايا الجمجمة الموجودة في الكهف مقابل جماجم الإنسان الحديث وأدركت أنها أقرب إلى شكل الإنسان الحديث من الإنسان البدائي. تم تأريخ جزء الجمجمة من الكربون المشع إلى العصر الحجري الحديث ، بعد حوالي 25000 سنة. كان الخطأ بسبب عينات الكربون غير الكافية. كان أول إنسان قديم من أفغانستان يتم تسلسل الحمض النووي الخاص به.

أداة مواعدة جديدة

يعرف العلماء بالفعل طفرات الحمض النووي التي يمكن أن تظهر من أين جاء الشخص. أنشأ فريقي أداة “GPS” للجينومات التي ساعدتنا على تحديد الأشكناز القديمة باعتبارها مسقط رأس اليهود الأشكناز واللغة اليديشية. هناك أيضًا طفرات في الحمض النووي تساعدنا في إخبارنا منذ متى عاش شخص ما.

أحد الأمثلة على ذلك هو الطفرة الجينية LCT التي سمحت لأسلافنا بمعالجة اللاكتوز. لقد ازداد بسرعة منذ ظهوره لأول مرة في العصر الحجري الحديث (10000-8000 قبل الميلاد). حتى نتمكن من تأريخ الجينومات القديمة بدون الطفرة الجينية LCT إلى ما قبل العصر الحجري الحديث.

طور فريقي أداة خوارزمية الهيكل السكاني الزمني (TPS) واستخدمها حتى الآن 5000 جينوم قديم وحديث. هناك عشرات الآلاف من الطفرات التي زادت أو انخفضت بمرور الوقت. تحدد TPS هذه الطفرات والفترة المرتبطة بها وتصنفها في ثماني فترات واسعة.

يتم تمثيل كل شخص عجوز بتوقيعات هذه الفترات. تستخدم TPS نوعًا من الذكاء الاصطناعي يُعرف باسم التعلم الآلي الخاضع للإشراف لمطابقة تلك التوقيعات مع أعمار الهياكل العظمية.

تتمثل إحدى طرق اختبار طريقة المواعدة في مقارنة الفجوة العمرية للهياكل العظمية المرتبطة ببعضها البعض. يمكن أن يعمل هذا بشكل جيد إذا كانت الهياكل العظمية كاملة بما يكفي لتقدير عمرها. قد تتوقع أن تكون الهياكل العظمية للأب والابن ، على سبيل المثال ، مؤرخة لفترة من 17 إلى 35 عامًا تقريبًا.

في اختبار أعمى ، قام TPS بتأريخ الهياكل العظمية لأفراد الأسرة المقربين خلال فترة زمنية معقولة تفصل بين 17 عامًا ، مقارنة بـ 68 عامًا في اختبار غير أعمى لطرق المواعدة الأخرى. (الاختبار الأعمى هو عندما يتم حجب المعلومات التي يمكن أن تؤثر على المجربين حتى تكتمل التجربة).

يعد موقع دفن تشيكيا براندوسيك من أكثر المواقع إثارة للجدل حول المواعدة القديمة. تم استكشاف مدافن برانديسيك التي تعود إلى فترة بيل بيكر بين عامي 1955 و 1956.

كشف علماء الآثار عن قبور دمر نصفها بسبب عمليات التعدين. وعثروا على 23 شخصًا من 22 قبرًا إلى جانب قطع أثرية مثل الفخار وقلادة من العظام ورؤوس سهام من حجر الصوان.

استنادًا إلى كل من الكربون المشع والسياق الأثري ، تم تأريخ الموقع إلى فترة بيل بيكر (منذ 4800 إلى 3800 عام). ومع ذلك ، فإن نفس الدراسة للكربون المشع أرّخت أحد الهياكل العظمية إلى حوالي (5500 سنة مضت).

بالنظر إلى أن جثتين فقط يمكن تأريخهما بالكربون المشع ، كان من الصعب معرفة ما إذا كان التأريخ خاطئًا أو ما إذا كان هذا موقعًا ربما كان له أهمية طقسية لآلاف السنين. أكدت دراسة الحمض النووي التي أجريناها على 12 هيكلًا عظميًا من الموقع أن الهيكل العظمي المشكوك فيه كان أقدم بحوالي 1000 عام من الهياكل العظمية الأخرى.

تؤكد نتائجنا أن هذا الموقع كان مدفنًا منذ العصر الحجري الحديث. وهذا يفسر أيضًا سبب احتواء الموقع على سمات معمارية لا ترتبط عادةً بمقابر بيل بيكر ، مثل القبور الحجرية.

بينما كان أداء TPS جيدًا ، إلا أنه ليس بديلاً عن التأريخ بالكربون المشع. تعتمد دقتها على مجموعة بيانات من الحمض النووي القديم. يمكن لـ TPS تحديد تواريخ للإنسان وحيوانات المزرعة ، والتي تتوفر عنها بيانات قديمة واسعة النطاق. لكن أولئك الذين يريدون السفر إلى الماضي لمقابلة فيل قديم أو قرد هم بمفردهم.