Elizaveta Veselovskaya Komplexní antropologická analýza pohřebiště kultury zvoncových pohárů Hoštice 1 za Hanou Eva Drozdová Laboratoř biologické a molekulární antropologie Ústav experimentální biologie, Přírodovědecká fakulta Masarykova univerzita Michaela Vaňharová Ústav lékařské etiky Lékařská fakulta Masarykovy univerzity Petra Jelínková Jana Benešová Oddělení fyziologie a imunologie živočichů Ústav experimentální biologie Přírodovědecká fakulta Masarykova univerzita Václav Smrčka Ústav historie medicíny a cizích jazyků 1. lékařská fakulta Karlova univerzita Andrea Matějíčková Ústav archeologické památkové péče Brno Tatiana Baloueva Elizaveta Veselovskaya Laboratoř antropologické rekonstrukce Ústav antropologie a etnologie Ruská akademie věd v Moskvě

Počet objevených hrobů 154 Počet vyzvednutých koster 141 Hoštice 1 za Hanou, 2002 Počet objevených hrobů 154 Počet vyzvednutých koster 141 Z toho kostrových hrobů 136 žárových hrobů 5 Lebka muže z hrobu č. 843 Lebka ženy z hrobu č. 947

Cíle výzkumu: - Demografická rekonstrukce pohřebiště Metrická analýza skeletů Rekonstrukce stravy (analýza stopových prvků a stabilních izotopů) Analýza migrací (izotopy Sr) Paleopatologická analýza Analýza krevních skupin Analýza jaderné DNA – určování pohlaví u dětí Rekonstrukce podoby podle lebky

Analýza krevních skupin Cílem bylo určit skupinovou příslušnost k systému AB0 u soubor kosterních pozůstatků nalezených v popsané lokalitě. Antigeny systému AB0 se totiž vyskytují nejen na erytrocytech, ale jsou vázány v membránách buněk všech tkání. Jejich sacharidový základ zajišťuje stabilitu a umožňuje jejich detekci i po několika tisících let. Celkem bylo vyšetřeno 85 vzorků kostního prášku. Probléme může být činnost bakterií v půdě, z nichž některé jsou schopny redukovat sacharidové struktury a měnit tak skupinovou příslušnost. Tento vliv jsme se snažili vyloučit vyšetřením vnitřní části kosti, která přímo nesousedí s půdou a tedy je menší šance těchto nežádoucích vlivů.

Analýza krevních skupin K vyšetření antigenní aktivity byla použita serologická metoda absorpčně inhibiční, která byla modifikována tak, aby stačilo minimální množství vzorku (100mg) a přitom byla zachována dostatečná citlivost. Přítomnost antigenů se projeví inhibicí aglutinace. U každého vzorku byly vyšetřeny tři antigeny: A, B a H. Výsledky vyšetření byly skenovány k následnému hodnocení.

Analýza krevních skupin Citlivost vyšetření je vysoká díky následujícím skutečnostem: - přizpůsobení AI metody speciálně pro kostní vzorky a naše podmínky - množství navážky, množství a ředění sér, příprava suspenze erytrocytů, použité zkumavky, doba inkubace, centrifugace - suspenze erytrocytů byla připravena tak, aby byla aglutinace výraznější - počítačové hodnocení aglutinace - naskenovaný výsledek vyšetření byl hodnocen softwarem s nástrojem na analýzu obrazu, který zachytí i drobné shluky a postihne tak rozdíly v aglutinaci

Pohlaví a věk vs. krevní skupina   skupina A skupina 0  počet průměrný věk  celá populace 12 26,5 73 24,4 muži 3 (25%) 40,0 16 (21,9%) 44,6 ženy 43,5 13 (17,8%) 49,5 děti 6 (50%) 11,3 44 (60,3%) 9,1

Analýza krevních skupin - výsledky Celkem bylo vyšetřeno 85 kostních vzorků - skupina A: 12 vzorků - skupina 0: 73 vzorků Žádný vzorek nevykazoval přítomnost antigenu B, tedy krevní skupiny B a AB. Tento fakt je v souladu s rozložením krevních skupin v lidské populaci. Skupina A se objevila asi před 25 000 až 15 000 lety na středním východě a v Asii. Skupina B se objevila přibližně před 15000 až 10000 lety v oblasti Himalájí a Indie. Skupina AB existuje pouze 1000 až 1200 let.

Analýza krevních skupin - problémy - předpokladem pro spolehlivé vyšetření je velký soubor kostí uložených ve stejném prostředí. Chemické struktury podobné antigenům AB0 jsou přítomny běžně v prostředí a tudíž i samotná zemina vykazuje antigenní aktivitu. Rozhodnutí o skupinové příslušnosti je tak možné pouze na základě srovnání více vzorků.

Demografická rekonstrukce pohřebiště Průměrný věk Počty mužů, žen a dětí Muži 43,7 roku Muži 37 Ženy 44,8 roku Ženy 39 Děti 8,5 roku Děti 54 celá populace 29,4 roku Neurčitelní dospělí 6

Určení pohlaví u dětských koster prostřednictvím jaderné DNA ●Určení pohlaví antropologickými metodami u dětských skeletů je velmi nespolehlivé a je možné pouze v případě dobře zachovalého skeletu – musí být přítomna zejména mandibula a os ilium. ●Neznalost pohlaví u dětských skeletů komplikuje demografickou rekonstrukci populace. ●Pokus o genetické určení pohlaví u dětských skeletů z Hoštic 1 byl proveden také s ohledem na jistou možnost zpětné kontroly určení pohlaví na základě striktně dodržovaného pohřebního ritu. Vizualizace určení pohlaví prostřednictvím SRY genu a prostřednictvím genu pro amelogenin Pro determinaci pohlaví u kosterních pozůstatků byla zvolena metoda amplifikace specifických sekvencí lokalizovaných na: *SRY genu (sex determining region Y gene), který se na nachází na krátkém raménku Y chromozomu (Yp11.3) a kóduje protein determinující vývoj samčích pohlavních znaků u savců. *Genu pro amelogenin, který se nachází v pseudoautozomální oblasti pohlavních chromozomů (Yp11, Xp22.3-22.1). V 90. letech byla v prvním intronu tohoto genu objevena delece umožňující odlišit mužský a ženský genotyp na základě odlišné délky amplifikačního produktu.

Pro genetickou analýzu byly odebrány vzorky z 53 dětských skeletů z 54 objevených Výsledky na základě analýzy SRY genu Výsledky na základě analýzy genu pro amelogenin Mužské pohlaví bylo určeno u 36 jedinců – 67,9% (M), Ženské pohlaví bylo určeno u 7 jedinců – 13,2% (Ž), Pohlaví se nepodařilo určit u 10 - 18,9% jedinců (N). Mužské pohlaví bylo určeno u 25 jedinců – 47,2% (M) Ženské pohlaví 18 jedinců – 34% (Ž), Pohlaví se nepodařilo určit u 10 – 18,9% jedinců (N) Shoda s archeologickým pohlavím byla u 25 (47%) jedinců z toho u 22 chlapců a 3 děvčat u 28 dětí byl zaznamená rozpor v určení pohlaví Shoda s archeologickým pohlavím byla u 25 (47%) jedinců z toho u 15 chlapců a 10 děvčat u 28 dětí byl zaznamenán rozpor v určení pohlaví Kontrola – určení pohlaví archeologickými metodami M – mužské pohlaví 33 jedinců - 62,3% Ž – ženské pohlaví 20 jedinců – 37,7% N – neurčeno 1 jedinec – 1,9%

Porovnání výsledků obou genetických markerů navzájem a po té s archeologickým pohlavím Geneticky určené pohlaví na základě shody výsledků obou metod - SRY i amelogeninu ●Shoda v určení pohlaví– 21 jedinců 39,6% ●Rozpor v určení pohlaví– 17 jedinců 32% ●Nelze porovnat (amplifikace se zdařila jen jednou z metod – 11 jedinců 20,8% ●Pohlaví neurčeno žádnou z obou metod – 4 jedinci 7,5% M – mužské pohlaví 18 jedinců – 34% Ž – ženské pohlaví 3 jedinci – 5,7% N – neurčeno 32 jedinců – 60,3% Pohlaví shodou výsledků obou metod se podařilo stanovit 21 dětí z 53 což činí asi 40% z celkového počtu dětí. Porovnání genetického a archeologického pohlaví ●shoda – 13 jedinců ●rozpor – 8 jedinců ●nelze porovnat

Nová podoba demografické struktury pohřebiště vycházející z genetického určení pohlaví oběma markery celkem 39,9% nedospělých celkem 60,1% dospělých Počty mužů, žen a dětí Dospělí muži 37 ženy 39 neurčitelní 6 Děti chlapci 18 děvčata 3 neurčitelní 32

chlapci dívky Infans I (0-6let) 6 1 Infans II (7-13let) 5 - Věk dětí v závislosti na pohlaví chlapci dívky Infans I (0-6let) 6 1 Infans II (7-13let) 5 - Juvenis (14-19let) 5 1 Věkově neurčitelní 2 1

Demografická rekonstrukce omezená pouze na shodu pohlaví genetického a archeologického Počty mužů, žen a dětí Dospělí muži 37 ženy 39 neurčitelní 6 Děti chlapci 12 děvčata 1 neurčitelní 40

chlapci dívky Infans I (0-6let) 5 - Infans II (7-13let) 3 - Věk dětí v závislosti na pohlaví chlapci dívky Infans I (0-6let) 5 - Infans II (7-13let) 3 - Juvenis (14-19let) 2 1 Neurčitelní 2 -

Demografická analýza vytvořená na základě kombinace pozitivně určených jedinců minimálně jedním z genetických markerů a shodná s pohlavím určeným archeologicky Počty mužů, žen a dětí Dospělí muži 37 ženy 39 neurčitelní 6 Děti chlapci 25 děvčata 9 neurčitelní 19

chlapci dívky Infans I (0-6let) 11 4 Infans II (7-13let) 9 3 Věk dětí v závislosti na pohlaví chlapci dívky Infans I (0-6let) 11 4 Infans II (7-13let) 9 3 Juvenis (14-19let) 3 2 Neurčitelní 2 -

Závěry genetické analýzy: Za naprosto korektní výsledky můžeme považovat pouze výsledky na základě shody obou genetických metod a archeologicky určeného pohlaví. Úspěšnost genetického určení pohlaví je velmi silně ovlivněno – stavem zachovalosti materiálu (velmi starý, silně narušená kostní tkáň, křehké dětské skelety). Kontaminací z vnějšího prostředí – z okolí hrobu v zemi, od všech lidí, kteří s kosterním materiálem manipulovali před laboratorním zpracováním vzorků. Stupněm fosilisace kosterního materiálu (viz Líšeň Klicperova ul. – žádná aDNA v kostní tkáni). Nejčastěji užívané markery pro určování pohlaví (SRY a amelogenin) se ukázaly, zejména amelogenin, jako málo vhodné. Proto se ukazuje nutnost přistupovat ke genetickému určování pohlaví na jednotlivých pohřebištích individuálně a vyzkoušet několik markerů pro určení pohlaví a vybrat nejvhodnější. Výsledky obdobných analýz: Faerman et al. (1995) – analýza 22 jedinců, u 18 určeno pohlaví (81,8%), stáří vzorků 200-8000 let. Stone et al. (1996) – analýza 20 koster, u 19 jedinců určeno pohlaví, stáří 1300 n. l. Cipollaro et al. (1998) – úspěšnost analýzy u 8 ze 13 vzorků, stáří 2000 let. Faerman et al. (1998) – úspěšnost analýzy 19 ze 43 vzorků, pozdní doba římská. Bromová et al. (2003) – analýza 19 dospělých koster, z 18 se podařilo získat DNA (94,7%), v 15 případech souhlas s morfologickými metodami, amelogenin. – 83.3% shoda, 11. – 14. století. Cunha et al. (2000) – 2 jedinci (děti), amelogenin neúspěšný, 1 SRY, pozdní středověk. Matheson et al. (2001) – 10 jedinců, amelogeninová analýza úspěšná u 4, analýza alfoidních repetic úspěšná u 9 vzorků, stáří 9400 let. Mays a Faerman (2001) – úspěšnost analýzy 13/31 jedinců, doba římská. V současné době nelze považovat genetickou analýzu za rutinní záležitost, naopak jedná se o spíše o doplňkovou analýzu u vzácných nálezů.

Rekonstrukce podoby podle lebky Projekt byl finančně podpořen: GAČR č. 404/04/0962 Antropologie lidu kultury zvoncových pohárů z Moravy. Výzkumným záměrem MŠMT č. 0021622427 Interdisciplinární centrum výzkumů sociálních struktur pravěku až vrcholného středověku (terénní a teoretický výzkum, využití přírodních věd, metodologie a informatika, ochrana kulturního dědictví).

Paleopatologická analýza Paleopatologická analýza ještě není zcela kompletně vyhodnocena, ale je zřejmé, že se na kosterních pozůstatcích vyskytuje poměrně dost symptomů, které ukazují na onemocnění anemické povahy. Tato skutečnost je v souladu s faktem, že děti dostávaly stravou bohatší na bílkoviny než dospělí. Onemocnění anémií je také možné uvést do souvislosti s požíváním zvířecí krve a s tím spojených parazitárních nákaz. Cribra orbitalia H 954 Porozita ossa parietalia a os occipitale H 846 Porozita na processus palatinus maxillae H 821

Analýza migrací prostřednictvím izotopů strontia 87Sr/86Sr Principem studia migrací je porovnání poměrů izotopů stroncia v kostech a sklovině zubů u jednoho jedince, zjištění„otisku“ geochemického složení oblasti ve které sledovaný jedinec rostl a zemřel. Zubní sklovina se tvoří během časného dětství a nemění se. Kost se přetváří kontinuálně celý život. Rozdíl poměru izotopů 87Sr/ 86Sr mezi kostí a sklovinou ukazuje na změnu pobytu z jedné geologické oblasti do jiné s rozdílným geochemickým složením. Pro migrační analýzu byly vybrány vždy dva vzorky od jednoho jedince – zub a kostní tkáň. Jednalo se o dva muže, jednu ženu a jednoho nedospělce. Výsledky Hodnoty izotopového poměru 87Sr/86Sr femuru jsou v rozsahu 0,7106 - 0,7108, v zubní sklovině je variabilita izotopového poměru výrazně vyšší, tj. v rozmezí 0,7106 - 0,7116. Nízkou variabilitu izotopového poměru 87Sr/86Sr v kostní tkáni lze předběžně interpretovat jako důsledek shodné diety všech čtyř jedinců v posledních letech před smrtí, je tedy pravděpodobné, že v tomto období žili na stejném místě. Totéž platí i o sklovině, a tedy raném mládí jedinců 814 a 860.

Rekonstrukce stravy – stabilní izotopy C, N Stabilní izotopy C a N z organické složky kosti - kolagenu. Kolagen obsahuje jak aminokyseliny produkované v těle, tak esenciální kyseliny získané z potravy, převážně masité. Bylo analyzováno celkem 15 skeletů z toho 5 mužských, 5 skeletů ženských a 5 koster dětských. Ke stanovení izotopů uhlíku (12C, 13C) a dusíku (15N a 14N) byly využity vzorky žeber. Z výsledků Na pohřebišti kultury zvoncových pohárů v Hošticích 15 skeletů z populace má stravu závislou na vnitrozemských rostlinách typu fotosyntézy C3 ( pšenice). Ženy (N-5) a děti ( N-5) měli větší podíl proteinů než muži ( p=0,01). Dochází ke zlepšení výživy žen a dětí na rozdíl od časného neolitu, pravděpodobně s větším využitím mléka a krve zvířat. Jde o nepřímý důkaz, podporovaný i analýzou stopových prvků.

Rekonstrukce stravy – stopové prvky Analyzováno 55 jedinců (děti 7, nedospělých 7, mužů 24 a žen 17) Analyzováno bylo 11 prvků (P, Ca, Zn, Fe, Sr, Na, K, Cr, Cu, Se, Pb) Z výsledků: Signifikantní zvýšení kostních obsahů K,Fe , Cu u dětí (p = 0,002), dále korelační matice Pearsonova pro K, Fe u dětí 0, 96 ukazuje na hromadění těchto prvků i kostech. Protože je korelace mezi sérovým obsahem železa, Cu a K a jeho obsahem v kostní dření, předpokládáme zvýšené využívání těchto prvků u dětí jak i ukazují příslušné grafy. Vzhledem ke kumulaci těchto prvků v krvi, předpokládáme i její využívání ve stravě KZP. Jde o nepřímý důkaz, podporovaný i analýzou izotopů C,N.

Proporční schéma kostí končetin Metrická analýza Proporce lebky – mozkovny, obličejová část byla u většiny skeletů zničená Muži (N 32): středně dlouhá až krátká, úzká, vysoká, brachykranní Ženy (N 14): krátká, úzká, vysoká, brachykranní Proporční schéma kostí končetin Lebka muže z hrobu č. 843 Lebka ženy z hrobu č. 947