Izdižući se visoko iznad okolnog krajolika, nasipi Cahokia u Illinoisu predstavljaju najveće predkolumbijsko naselje izgrađeno sjeverno od Rio Grande. Arheolozi su dugo raspravljali o točnom broju ljudi koji su Cahokiju nazvali svojim domom, ali procjene govore da je čak 20.000 moglo živjeti među stotinama kuća i ogromnim plazama (uključujući i jednu veličinu od 45 nogometnih igrališta) koje su oko 1000 spuštenih gradskih kula AD je tada, iz potpuno nerazumljivih razloga, civilizacija koja je gradila tako velike zemljane građevine nestala. Do 1350. godine AD je regija bila uglavnom napuštena.
Grad koji je nestao prije oko 700 godina arheolozima predstavlja zanimljivo pitanje: Što se dogodilo s Mississippijancima koji su izgradili Cahokiju? Ključno za rješavanje te misterije je manje očito, ali jednako važno pitanje o tome kako se stanovništvo velikog grada-groblja mijenjalo tijekom vremena.
"Dolazak do povijesti populacije u arheologiji uvijek je bio malo težak i neizravan", kaže AJ White, studentica antropologije na UC Berkeley. Istraživači mogu pregledati domaću arhitekturu i procijeniti broj ljudi koji žive u kućama, ili pogledati gustoću artefakata poput ulomaka posuđa, ili čak prebrojati sahrane na grobljima (kada postoje). Ali ove metode su proxy mjerenja koja se oslanjaju na procjenu. Ono što znanstvenicima doista treba jest spoj koji su ljudi koji žive u krajoliku ostavili ljudi, nešto što bi moglo odražavati veličinu populacije kako se povećava i propada.
Nešto poput posebne molekule koja se nalazi u ljudskom krilu.
Monks Mound, najveća zemljana građevina u Cahokiji. (Državno povijesno nalazište Mount Cahokia) Upravo takav biomarker predmet je nedavnog rada čiji su autori White i njegovi kolege objavljeni u Journal of Archaeological Science . Istraživači su gledali na učinkovitost mjerenja koprostanola - molekule djelomično probavljenog kolesterola proizvedenog u ljudskom crijevu - kao načina za mjerenje populacije Cahokia. Na njihovo zadovoljstvo, količina koprostanola izvađenog iz jezgri sedimenata uzetih iz obližnjeg jezera Potke usko je praćena trendovima populacije naznačenim arheološkim zapisima.
"Rezultati iz Cahokia zaista su obećavajući", kaže Elizabeth Arkush, arheologinja sa Sveučilišta u Pittsburghu. Dobar je to znak za Arkushova vlastita istraživanja; ona je jedan od glavnih istraživača u tekućem projektu korištenja istih fekalnih markera za proučavanje promjena populacije u Peruu.
Cahokia je bila idealno mjesto za početak, dijelom i zbog tako opsežnog proučavanja. Arheolozi već imaju ideju o tome kako je stanovništvo fluktuiralo tijekom vremena zahvaljujući ostacima arhitekture i artefakata, čak i ako ne mogu utvrditi točan broj ljudi koji tamo žive. Pored toga, ljudi u Cahokiji nisu imali pripitomljene svinje ili ovce, koje također proizvode koprostanol i mogu izvrtati znanstvena mjerenja ljudske populacije.
Whiteova skupina uzela je uzorke iz jezgara jezerskog sedimenta i izoliranog koprostanola, kao i spoja koji se razgrađuje u, nazvanog epi-koprostanol. "Kod ljudi je koprostanol nešto značajna komponenta izmeta", kaže White. "Dolazi do decimalne točke postotka ukupnog sastava stolice."
Ako se uzme u obzir da je ljudski rod oko 75 posto vode, čak i djelić postotka čini koprostanol prilično značajnom komponentom. (To je ujedno i jedan od spojeva koji fecesu daje svoj neugodan miris.) Tim je potom usporedio dva nusproizvoda kolesterola s trećom molekulom koja također postoji u ljudskom otpadu, ali razlaže se različitom brzinom. Kombinacija ovih mjerenja odražavala je promjene populacije Cahokia tijekom više stoljeća, a ispitivanje više molekula pomoglo je u smanjenju nesigurnosti koje proizlaze iz razgradnih spojeva.
Studija služi kao dokaz koncepta za ispitivanje fekalne metode u umjerenom području poput Cahokia. Mjerenje koprotanola prilično je nova tehnika za procjenu veličine populacije, a prvi napori za korištenje biomarkera za fekalni ljudski fekalni rad provedeni su na mjestima poput Norveške, gdje hladne temperature pomažu u očuvanju spojeva. White i njegovi kolege sa zadovoljstvom su otkrili da su molekule iz Cahokia, gdje temperature postaju mnogo veće, dovoljno očuvane da bi mogle procijeniti broj ljudi koji žive u gradu prije stotine godina.
"Ne vidim to kao nešto što će zamijeniti nekadašnje metode procjene stanovništva, već može nadopuniti naše znanje na novi način tamo gdje tradicionalne metode ne mogu", kaže White.
Tehnika još uvijek ima puno problema s kojima se može vježbati. Kao prvo, koprostanol se ne razgrađuje dosljednom brzinom, koliko mogu znanstvenici reći. Za drugu, količina koprostanola koju čovjek proizvede ovisi o njihovoj prehrani - iako White kaže kako utjecaj prehrane neke osobe nije sasvim jasan.
"Kad bi netko htio samo jesti meso mjesec dana, a zatim obaviti neke bruto laboratorijske stvari, a zatim mjesec dana jesti tofu i raditi nešto bruto laboratorijsko, to bi bilo vrlo produktivno", kaže on. "Ali ne znam da li bi voditelj laboratorija bio vrlo sretan ako bih ga predložio."
Shematski prikazuje stvaranje, taloženje i razgradnju ljudskih fekalnih stalala. (AJ White i dr.) Elementi okoliša i ljudske kulture također se mogu promijeniti koliko izmeta završi u vodenim tijelima, gdje su molekule sačuvane u sedimentima. Ako je zajednica smještena u blizini jezera i okružena brdima, to bi moglo značiti veći odtok u vodu i veće razine fekalnih biomarkera. S druge strane, ako bi zajednica koristila ljudsko stajsko gnojivo kao gnojivo, vjerovatno je da će se u evidenciji jezera pojaviti manje molekula koprostanola.
Ta su razmatranja posebno važna za Arkush i njezin tim koji su radili na postizanju sličnih rezultata u Andama oko sliva jezera Titicaca, gdje se ljudsko prisustvo seže oko 5000. godine prije Krista. Povijes stanovništva u regiji mnogo je složeniji nego Kahokija, koja obuhvaća brojne civilizacije i gradove. Grad Tiwanaku bio je glavna sila regije 400. godine poslije Krista, nakon čega je uslijedio dolazak Inka oko 1450. godine, a zatim i španjolski konkvistadori otprilike 1500. god.
Projekt u Peruu započeo je 2015. godine i još je u fazi laboratorijske analize, ali tim je uspješno identificirao koprostanol u jezerskim jezgrama. Rad predstavlja način dopune prethodnih arheoloških mjerenja, poput dugog i napornog poduhvata poznatog kao istraživanje potpune pokrivenosti. U tim istraživanjima skupine ljudi hodaju ravno u pravcu s očima zalijepljenim za tlo u potrazi za artefaktima, a zatim bilježe položaj i gustoću tih artefakata kako bi napravili kartu drevnih naselja.
"Ako volite šetati i pješačiti, to je sjajan način da provedete svoje dane", kaže Arkush, ali može biti izuzetno teško izmjeriti nomadsko stanovništvo koje je živjelo u regiji samo na kratko. "Ako se ispostavi da stanali prate stanovništvo s vremenom, onda se to otvara puno divnih prilika za razumijevanje razine ljudske populacije u područjima gdje je to teško učiniti arheološki" - mjestima poput logora lovaca-sakupljača.
Fekalni biomarkeri također bi mogli pomoći arheolozima da razumiju koliko su intenzivno ove skupine koristile pripitomljene životinje poput lame, jer se tako mogu prepoznati i jedinstveni biomarkeri u životinjskim izmetima. Ali izvlačenje sitnih molekula iz cijelog tog prastarog poosa dugotrajan je proces.
"Uzimanje jednog uzorka od svježeg sedimenta do analize koji bi trebao biti potreban vam je potrebno tjedan dana", kaže Josef Werne, biogeohemičar koji također radi na projektu Peru. Tim ima oko 30 uzoraka iz svakog od tri jezera u regiji (Umayo, Arapa i Orurillo), što u prijevodu znači na mnogo sati stavljanja sedimenata kroz razne strojeve i analizu rezultata.
Čak i nakon svega toga, brojne varijable mogu zakomplicirati sliku tijekom proučavanja fekalnih biomarkera. Konačni rezultati u Peruu nadamo se da će pružiti novi alat za proučavanje toka ljudi širom regije, a ne apsolutni broj bilo kojeg određenog naselja. No kako katalog fekalnih ostataka raste, možda će nam nusproizvodi ljudskog otpada reći toliko o povijesnoj populaciji koliko i zakopane kuće i lonci.
"Ja sam oprezno optimističan", kaže Werne o svom radu. Treba još puno toga učiniti prije nego što će tim iz Perua biti spreman objaviti bilo kakve rezultate, ali ako ti nalazi budu obećavajući poput studije Cahokia, u budućnosti bi arheologija mogla postojati čitav niz drevnog porekla.
