Les études paléodiététiques des archives fossiles sont entravées par le manque de traceurs fiables et sans équivoque. Les scientifiques du MPI pour l'anthropologie évolutive, le MPI for Chemistry et l'Université Johannes Gutenberg (JGU) de Mayence ont testé une nouvelle méthode, l'analyse isotopique des isotopes du zinc de l'émail dentaire des mammifères fossiles, et l'a trouvé bien adapté pour élargir nos connaissances sur les régimes alimentaires des humains fossiles et d'autres mammifères du Pléistocène.

Les informations sur ce que les ancêtres humains ont mangé sont principalement basées sur des analyses d'isotopes de carbone et d'azote de la protéine structurelle collagène dans les os et la dentine. Analyse isotopique de l'azote, en particulier, aide les scientifiques à déterminer si des aliments d'origine animale ou végétale ont été consommés. Depuis le collagène, comme les protéines en général, ne se conserve pas facilement, cette méthode ne peut pas être utilisée pour examiner des fossiles de vertébrés de plus de 100 ans environ, 000 ans. Ce laps de temps est souvent réduit à quelques milliers d'années seulement dans les régions tropicales arides ou humides comme l'Afrique et l'Asie, qui sont considérées comme des régions clés pour l'évolution humaine, et présentent donc un intérêt particulier pour la science. De nouvelles méthodes, telles que l'analyse des isotopes du zinc, commencent aujourd'hui à ouvrir de nouvelles perspectives de recherche.

Les isotopes du zinc servent d'indicateurs du type d'aliment consommé

Les chercheurs ont analysé le rapport de deux isotopes de zinc différents dans l'émail dentaire de mammifères fossiles qui n'avaient été découverts que récemment dans une grotte au Laos. Ces fossiles datent de la fin du Pléistocène, plus précisément à partir de 13 ans environ, 500 à 38, il y a 400 ans. En 2015, dans la grotte de Tam Hay Marklot au nord-est du Laos, les scientifiques ont trouvé des fossiles de divers mammifères, y compris le buffle d'eau, rhinocéros, sangliers, cerf, ours, orangs-outans et léopards. « La grotte est située dans une région tropicale où les matières organiques telles que le collagène sont généralement mal conservées. Cela en fait un endroit idéal pour nous permettre de tester si nous pouvons déterminer les différences entre les herbivores et les carnivores à l'aide d'isotopes de zinc, " déclare le responsable de l'étude Thomas Tütken, professeur à l'Institut des géosciences de la JGU.

Une première étude avec des isotopes de zinc sur des fossiles montre la préservation des signatures alimentaires

Le zinc est ingéré avec les aliments et stocké comme oligo-élément essentiel dans la bioapatite, la phase minérale de l'émail des dents. Ainsi, le zinc a de meilleures chances d'être retenu sur de plus longues périodes de temps que l'azote lié au collagène. Le rapport pertinent est dérivé du rapport du zinc 66 au zinc 64 :« Sur la base de ce rapport, nous pouvons dire quels animaux sont des herbivores, carnivores ou omnivores. Cela signifie que parmi les fossiles que nous analysons, nous pouvons identifier et distinguer clairement les carnivores et les herbivores, tandis que les omnivores devraient être entre les deux, ", explique Nicolas Bourgon, premier auteur de l'étude de l'Institut Max Planck d'anthropologie évolutive et doctorant dans le groupe de recherche de Tütken. La viande maigre contient plus de zinc-64 que les aliments végétaux. Carnivores, comme le tigre, aura un plus petit rapport de zinc-66 à zinc-64, par rapport aux herbivores, comme le buffle d'eau.

Afin d'exclure les altérations provenant de sources externes sur les échantillons, les fossiles ont également été examinés par l'équipe de Klaus Peter Jochum à l'Institut Max Planck de chimie. Aucun changement n'a été trouvé lors de la comparaison de la concentration et de la distribution du zinc et d'autres oligo-éléments de l'émail des dents fossiles avec celles des animaux modernes utilisant la spectrométrie de masse ICP par ablation laser.

Horizon temporel à étendre à plus de 100, Fossiles vieux de 000 ans

La méthode des isotopes du zinc a maintenant été appliquée avec succès aux fossiles pour la première fois. "Les rapports isotopiques du zinc dans l'émail fossile de la grotte de Tam Hay Marklot suggèrent un excellent potentiel de conservation à long terme de l'émail, même en conditions tropicales, » résument les auteurs. Les isotopes du zinc pourraient ainsi servir de nouvel outil pour étudier le régime alimentaire des humains fossiles et d'autres mammifères. Cela ouvrirait une porte à l'étude de périodes préhistoriques et géologiques bien supérieures à 100, il y a 000 ans. À l'avenir, les prochains objectifs sont d'appliquer cette méthode pour reconstruire les comportements alimentaires humains. Les chercheurs veulent également savoir jusqu'où ils peuvent remonter dans le temps, en appliquant leur nouvelle méthode aux fossiles de mammifères et de dinosaures éteints vieux de millions d'années.