Suurbritannia Bristoli ülikooli paleodetektiivid, nii nagu nad ennast nimetavad, on näiteks kindlaks teinud, et kiviaegses Kagu-Euroopas ja Lähis-Idas joodi piima, eelajaloolises Britannias kasvatati sigu, ning välja uurinud sellegi, millal kodustati Euraasias hobune. Oma meetodeid ja uuringutulemusi tutvustasid Bristoli ülikooli orgaanilise keemia osakonna teadlased juuli alul Londonis Briti kuningliku ühingu korraldatud suvisel teadusnäitusel.

Inimese elust minevikus annavad tunnistust arheoloogilised ja geoloogilised leiud. Kuid need leiud ei anna meile täit pilti sellest, milline oli maailm tuhandeid või miljoneid aastaid tagasi. Mosaiigist on puudu märgid inimese tegevusest. Inimene kasutas bioloogilisi materjale või organisme kas siis toiduks või rõivaste valmistamiseks ja elamute ehitamiseks, kuid need materjalid lagunevad kergesti ega jäta endast maha nähtavaid märke.

Siiski-siiski – mingi märgid on jäänud ikka alles, sest inimene ei ole oma toidunõudelt maha pesnud kõiki sinna kogunenud toidujäätmeid. Kõige tavalisemad toidujäätmed on loomarasvad. Muidugi on need aegade jooksul lagunenud, kuid siiski saab nüüdisaegsete seadmete abil allesjäänud rasvhapete päritolu kindlaks teha.

„Me avastame nähtamatuid iidseid molekule – biomarkereid –, mis võivad kanda sõnumeid eelajaloost,” rääkis Bristoli ülikooli geokeemik Diona Fill mulle väljapanekut tutvustades. „Kasutame selleks tipptasemel analüütilise keemia seadmeid ja kohtujuurdluse laadset lähenemist.” Sobitades neid iidseid molekule nüüdisaegsete võrdlusmaterjalidega, saabki taastada inimese tegevust minevikus ja kokku panna mosaiikmõistatuse, mis pakub meile pildi elust mineviku Maal.

Elusorganismid on üles ehitatud bioloogilistest osistest, nagu valgud, süsivesikud, lipiidid ja nukleotiidid, mis täidavad eluks hädavajalikke ülesandeid. Kui organism sureb, siis tavaliselt ta ka laguneb kiiresti. Surnud rakkude molekule lammutavad bakterid või teised mikroobid. Kuid teatud tingimustel säilivad mõned biokeemilised osised sadu, tuhandeid või isegi miljoneid aastaid.

Elu ajaloo uurimiseks on biomarkerite analüüsi kasutatud pikka aega, kuid alles hiljuti on paleodetektiivid saanud hakata seda kasutama arheoloogiliste artefaktide, näiteks keedupottide küljest leitud biomarkerite analüüsiks. Asja teeb raskeks see, et aegade hämarusest nüüdisajani säilinud biomolekule on äärmiselt vähe ja siiani ei olnud nõnda tundlikke seadmeid, mis neid suutnuks näha, kõnelemata analüüsimisest.

Praegugi ei suudeta sellist paleodetektiivi tööd teha just paljudes teaduskeskustes ja Bristoli ülikooli oma on üks vähestest. „Biomarkerites sisalduvaid sõnumeid saab dekodeerida nende keemilisest koostisest, mis on kui keemiline sõrmejälg, mis on arheoloogilistes leidudes meieni säilinud,” iseloomustas Fill. Biomarkeriks võib olla mis tahes säilinud biomolekul, nagu valk või DNA. Ent kõige paremini on säilinud lipiidid. Arheoloogilistel leidudel on lipiididest esindatud põhiliselt rasvad, õlid, vaigud ja vahad. Need on pugenud glasuurimata keraamika seinte pooridesse või inimeste ja loomade luudesse, kust mikroorganismid pole neid kätte saanud.

Loomapiim kui elustiil

„Põhiline raskus on, et biomarkerid peituvad keerulistes segudes ja nende kontsentratsioon on üliväike,” ütles Fill. „Segud lahutatakse osisteks, kasutades kõrge lahutusvõimega gaasikromatograafiat – nii saame eri molekulmassiga ained kätte eraldi.” Seejärel määratakse võtmemarkerid, kasutades gaasikromatograafi, mis on ühendatud mass-spektromeetri külge. Keerulised nimed neil seadmetel, kuid nende ülesanne on põhimõtteliselt lihtne – leida üles vajalikud biomolekulid ja kui need on leitud, siis välja uurida, millistest aatomitest need koosnevad. Lõpuks saadakse kätte muster, mille järgi on huvipakkuv biomolekul üles ehitatud. Enamikul juhtudel saadakse kätte ka biomolekuli struktuur. Võrreldes seda praegustelt taimedelt või loomadelt saadud vastavate molekulide ehitusega, on tehtud esimene samm eelajaloolise inimese elustiili tabamiseks.

Kuid paljud iidsed lipiidid on meieni jõudnud vaid osaliselt. Eri loomadelt pärinevad lagunenud loomarasvad sarnanevad üksteisega ja on üliraske määrata, mis loomalt üks või teine rasvamolekuli tükike pärineb. Üks võimalus siiski on – selle pakub need üles ehitanud aatomite stabiilsete isotoopide kooslus. Isotoobid on keemilise elemendi aatomid, mis erinevad oma massi poolest – neil on küll sama prootonite ja elektronide arv, kuid erinev laengut mittekandvate neutronite arv. Keemilised elemendid, mida on elusorganismide keha molekulides enim, on vesinik ja süsinik. Süsiniku isotoopide omavaheline suhe on aga loomarasvadel erinev. Erinevus on küll üliväike, ent nüüdismeetoditega – gaasikromatograafi ja mass-spektromeetriga – siiski määratav.

Isotoopide suhtest võib välja lugeda mitte ainult inimese tuhandete aastate tagust menüüd, vaid ka iidset kliimat, sest koduloomad söövad rohtu, rohu isotoopiline koostis aga sõltub keskmisest temperatuurist ja muudest kliimanäitajatest.

Kümne tuhande aasta taguseid potikilde on vilunud arheoloogid leidnud piisavalt. Ning selleks, et neist välja lugeda iidse inimese tavasid ja kombeid, ei ole kilde vaja ilmtingimata omavahel kokku kleepida. Näiteks tõestasid Bristoli ülikooli biogeokeemia professor Richard Evershed ja tema kolleegid möödunud aastal ajakirjas Nature avaldatud artiklis, et 9000 aasta vanuse Lähis-Idast ja Kagu-Euroopast leitud keraamika kildudel säilinud toidujääkide seas olnud rasvhapped pärinevad nii liha- kui ka piimarasvast. See tähendab, et tol ajal ei peetud kariloomi mitte ainult liha pärast, vaid neid ka lüpsti ja joodi piima. Siiani oli see vaid arheoloogide oletus, nüüd aga tõsikindel teadmine.

Sama kindlalt tõestasid Bristoli paleoarheoloogid selle aasta märtsis ajakirjas Science avaldatud artiklis, et tänapäevase Kasahstani alal tegutsenud Botai kultuuri inimesed olid 5500 aasta eest kodustanud hobuse, kelle piima nad jõid ja liha sõid. Enamgi veel – need hobused osutusid sarnaseks pronksiaja koduhobustega, mistap olid suure tõenäosusega nende eelkäijad.

Kuid kauge ajaloo taastamine pole ainus, millega paleodetektiivid hakkama saavad. Nad kasutavad keerukaid matemaatilisi meetodeid alates statistikast, et oma andmeid korrastada, kuni vedelike segunemist kirjeldavate võrranditeni välja. Ja see võimaldab selgust tuua ka lähimineviku kohta. Näiteks aidata politseil leida mõrvari jälgi, tuvastada segipaisatud hauda maetud inimesi või saada jälile illegaalsele toiduõlikaubandusele.

Süsiniku isotoop taastab mineviku

•• Süsiniku isotoobid on süsiniku aatomid, mille tuumas sisalduvate elektrilaenguta neutronite arv on erinev. Organisme üles ehitavate biomolekulide koosseisus on need vältimatud.

•• Radioaktiivse süsiniku meetod põhineb asjaolul, et kosmiline kiirgus tekitab Maa atmosfääri ülakihtides pidevalt ebastabiilset süsiniku isotoopi süsinik-14, mis ladestub elusorganismides koos palju tavalisema ja stabiilsema isotoobiga süsinik-12. Kui taim või loom sureb, siis temasse isotoopi süsinik-14 enam ei lisandu ja temas olev süsinik-14 hakkab radioaktiivselt lagunema, nii et selle kogus väheneb iga 5700 aastaga kaks korda.

•• Orgaaniliste ainete päritolu hindamiseks radioaktiivse süsiniku meetod aga ei kõlba. Paleodetektiividel tuleb määrata hoopis iidsete toidunõude küljes olevate rasvamolekulide isotoobi süsinik-13 suhe kergemasse isotoopi süsinik-12, mis sisaldab neutronit vähem. Graafikul on näha, kuidas süsinik-13 suhteline kogus reedab, millisest loomast või piimast rasvhape pärineb.