Meningkat tinggi di atas landskap di sekeliling, Cahokia Mounds di Illinois berdiri sebagai penempatan pra-Columbus terbesar yang dibina di utara Rio Grande. Ahli arkeologi telah lama membahaskan jumlah sebenar orang yang memanggil Cahokia rumah mereka, tetapi anggaran mencadangkan sebanyak 20, 000 mungkin tinggal di antara beratus-ratus rumah dan plaza besar (termasuk satu saiz 45 padang bola sepak) yang mendahului tembok kota sekitar 1000 AD Kemudian, atas alasan yang tidak difahami sepenuhnya, tamadun yang membina struktur tanah besar seperti itu hilang. Menjelang 1350 AD, rantau ini kebanyakannya ditinggalkan.
Bandar yang hilang kira-kira 700 tahun yang lalu memberikan persoalan yang menarik untuk para arkeologi: Apa yang berlaku kepada orang Mississippian yang membina Cahokia? Kunci untuk menyelesaikan misteri itu adalah soalan yang kurang jelas tetapi sama pentingnya bagaimana penduduk bandar gundukan besar berubah dari masa ke masa.
"Mendapatkan sejarah populasi dalam arkeologi selalu sedikit sukar dan tidak langsung, " kata AJ White, seorang pelajar siswazah antropologi di UC Berkeley. Penyelidik dapat meninjau seni bina domestik dan menganggarkan bilangan orang yang tinggal di rumah, atau melihat ketumpatan artifak seperti serpihan tembikar, atau mengira pengkebumian di tanah perkuburan (ketika mereka ada). Tetapi kaedah ini adalah pengukuran proksi yang bergantung pada anggaran. Apa yang diperlukan oleh para saintis ialah sebatian yang ditinggalkan oleh manusia yang hidup di lanskap, sesuatu yang dapat mencerminkan saiz penduduk ketika ia bangkit dan jatuh.
Sesuatu seperti molekul khas yang terdapat dalam kotoran manusia.
Monks Mound, struktur teratai terbesar di Cahokia. (Tapak Bersejarah Negeri Cahokia Mounts) Biomarker semacam itu adalah subjek karya baru-baru ini yang ditulis oleh White dan rakan-rakannya dan diterbitkan dalam Journal of Archaeological Science . Para penyelidik melihat keefektifan mengukur coprostanol-molekul kolesterol yang dihadam sebahagiannya yang dihasilkan di usus manusia-sebagai cara untuk mengukur penduduk yang berubah-ubah di Cahokia. Untuk kegembiraan mereka, jumlah coprostanol yang diekstrak dari teras sedimen yang diambil dari Tasik Horseshoe berdekatan dengan kerap dikesan dengan trend penduduk yang ditunjukkan oleh rekod arkeologi.
"Keputusan dari Cahokia sangat menjanjikan, " kata Elizabeth Arkush, ahli arkeologi di University of Pittsburgh. Ia satu petanda yang baik untuk penyelidikan Arkush sendiri; dia adalah salah seorang penyiasat utama dalam projek yang sedang berjalan untuk menggunakan penanda usang yang sama untuk mengkaji perubahan penduduk di Peru.
Cahokia adalah tempat yang ideal untuk memulakan, sebahagiannya kerana ia telah dikaji secara meluas. Ahli arkeologi sudah mempunyai idea tentang bagaimana populasi berfluktuasi dari masa ke masa terima kasih kepada sisa-sisa seni bina dan artifak, walaupun mereka tidak dapat menentukan bilangan orang yang tinggal di sana. Di samping itu, penduduk Cahokia tidak mempunyai babi atau kambing biri-biri, yang juga menghasilkan coprostanol dan boleh mengukur ukuran saintis penduduk manusia.
Kumpulan putih mengambil sampel dari teras sedimen tasik dan coprostanol terpencil serta sebatian yang merendahkannya, yang dipanggil epi-coprostanol. "Pada manusia, coprostanol adalah komponen yang agak penting dalam tinja, " kata White. "Ia datang kepada titik perpuluhan daripada peratusan jumlah komposisi najis."
Memandangkan kotoran manusia adalah kira-kira 75 peratus air, walaupun sebahagian kecil daripada peratusan menjadikan coprostanol komponen yang sangat penting. (Ia juga salah satu daripada sebatian yang memberi najis bau yang pedas.) Pasukan kemudian membandingkan dua produk sampingan kolesterol kepada molekul ketiga yang juga wujud dalam sisa manusia tetapi menurunkan kadar yang berbeza. Gabungan pengukuran ini mencerminkan perubahan kepada populasi Cahokia selama beberapa abad, dan meneliti beberapa molekul membantu mengurangkan ketidakpastian yang disebabkan oleh sebatian yang merendahkan.
Kajian ini berfungsi sebagai bukti konsep untuk menguji kaedah tahi di kawasan yang sederhana seperti Cahokia. Mengukur coprotanol adalah teknik yang agak baru untuk menganggarkan saiz populasi, dan usaha pertama untuk menggunakan biomarka fecal manusia untuk mengkaji penempatan purba dilakukan di tempat seperti Norway, di mana suhu sejuk membantu memelihara sebatian. White dan rakan-rakannya gembira mendapati bahawa molekul-molekul dari Cahokia, di mana suhu semakin tinggi, cukup terpelihara dengan baik untuk menganggarkan bilangan orang yang tinggal di bandar beratus-ratus tahun yang lalu.
"Saya tidak melihat ini sebagai sesuatu yang akan menggantikan bekas kaedah menganggarkan penduduk, tetapi dapat menambah pengetahuan kita dengan cara baru di mana kaedah tradisional tidak boleh, " kata White.
Teknik ini masih mempunyai banyak kinks untuk bersenam. Untuk satu perkara, coprostanol tidak menurunkan kadar yang konsisten setakat yang dapat diketahui saintis. Untuk yang lain, jumlah coprostanol yang dihasilkan oleh individu bergantung kepada diet mereka - walaupun White mengatakan pengaruh diet seseorang tidak sepenuhnya jelas.
"Jika seseorang mahu hanya makan daging selama sebulan dan kemudian melakukan beberapa barangan makmal kasar, dan kemudian makan tauhu selama sebulan dan melakukan lebih banyak bahan makmal kasar, ia akan menjadi sangat produktif, " katanya. "Tetapi saya tidak tahu jika pengurus makmal sangat gembira jika saya mencadangkannya."
Skematik yang menggambarkan pembentukan, pemendapan, dan degradasi stanol tahi manusia. (AJ White et al.) Unsur-unsur alam sekitar dan budaya manusia juga boleh mengubah berapa banyak nafas yang berakhir di dalam badan air, di mana molekul-molekul itu dipelihara dalam sedimen. Sekiranya sebuah komuniti terletak berhampiran dengan tasik dan dikelilingi oleh bukit-bukit, ini mungkin bermakna lebih banyak air larian ke dalam air dan paras biomasker fecal yang lebih tinggi. Sebaliknya, jika komuniti menggunakan baja manusia sebagai baja, kemungkinan molekul coprostanol akan muncul dalam rekod tasik.
Pertimbangan-pertimbangan ini sangat penting bagi Arkush dan pasukannya, yang telah berusaha untuk mencapai hasil yang sama di Andes sekitar lembah Lake Titicaca, di mana kehadiran manusia kembali ke sekitar 5000 SM Sejarah penduduk di rantau ini jauh lebih rumit daripada yang dari Cahokia, menyumbang banyak tamadun dan bandar. Bandar Tiwanaku adalah kuasa utama rantau ini pada 400 AD, diikuti dengan kedatangan Inca sekitar 1450 M dan kemudian para penakluk Spanyol sekitar 1500 AD
Projek di Peru bermula pada tahun 2015 dan masih dalam fasa analisis makmal, tetapi pasukan telah berjaya mengenal pasti coprostanol di teras tasik. Kerja ini membentangkan satu cara untuk menambah ukuran berasaskan arkeologi yang sebelumnya, seperti usaha yang panjang dan sukar dikenali sebagai survei liputan penuh. Dalam tinjauan ini, kumpulan orang berjalan dalam garis lurus dengan mata mereka terpaku ke tanah untuk mencari artifak, kemudian merekodkan lokasi dan ketumpatan artifak tersebut untuk membina peta penempatan purba.
"Sekiranya anda suka berjalan kaki dan mendaki, ini adalah cara yang hebat untuk menghabiskan masa anda, " kata Arkush, tetapi sukar untuk mengukur populasi nomad yang tinggal di rantau ini hanya sebentar. "Jika ternyata stanol menjejaki penduduk dari masa ke masa, maka itu membuka banyak peluang yang baik untuk memahami tahap populasi manusia di kawasan-kawasan di mana ia sukar untuk melakukan itu secara" arkeologi "seperti perkampungan pemburu-pemburu.
Biomarka fecal juga boleh membantu ahli arkeologi memahami betapa intensif kumpulan ini menggunakan haiwan peliharaan seperti llamas, kerana biomarker unik dalam kotoran haiwan boleh dikenalpasti juga. Tetapi menarik molekul kecil dari semua poo kuno itu adalah proses yang panjang.
"Untuk mengambil satu sampel dari sedimen segar melalui untuk menganalisis ia akan mengambil masa seminggu, " kata Josef Werne, seorang biogeokimia yang juga bekerja di projek Peru. Pasukan ini mempunyai kira-kira 30 sampel dari setiap tiga tasik di rantau ini (Umayo, Arapa dan Orurillo), yang diterjemahkan kepada banyak jam meletakkan sedimen melalui pelbagai mesin dan menganalisis hasilnya.
Walaupun selepas semua kerja itu, banyak pembolehubah dapat merumitkan gambar ketika mempelajari biomarka tahi. Hasil akhir di Peru diharapkan dapat menawarkan alat baru untuk mempelajari fluks orang di seluruh rantau ini, bukannya jumlah yang mutlak dari setiap penyelesaian khusus. Tetapi apabila katalog sisa-sisa sisa tumbuh, mungkin hasil sampingan sisa manusia akan memberitahu kita banyak tentang penduduk bersejarah seperti rumah-rumah dan tukang periuk.
"Saya optimis dengan berhati-hati, " kata Werne mengenai kerja mereka. Masih banyak yang perlu dilakukan sebelum pasukan Peru bersedia mempublikasikan hasilnya, tetapi jika penemuannya begitu menjanjikan seperti kajian Cahokia, boleh jadi banyak poo purba di masa depan arkeologi.
