Coprolites et leur analyse - Les matières fécales fossiles comme étude scientifique

Coprolite (pluriel coprolites) est le terme technique pour les excréments humains (ou animaux) conservés. Les excréments fossiles conservés sont une étude fascinante en archéologie, dans la mesure où ils fournissent une preuve directe de ce que mangeait un animal ou un humain. Un archéologue peut trouver des restes alimentaires dans des fosses de stockage, des dépôts de débris et dans des récipients en pierre ou en céramique, mais les matériaux trouvés dans les matières fécales humaines sont des preuves claires et irréfutables qu'un aliment particulier a été consommé.

Points clés à retenir: coprolites

• Les coprolites sont des excréments humains ou animaux fossilisés ou préservés et au centre de la recherche scientifique depuis les années 1950. 
• Le contenu étudié comprend les restes de plantes et d'animaux, les parasites et acariens intestinaux et l'ADN. 
• Selon le contexte dans lequel ils se trouvent, les coprolites fournissent des informations sur l'alimentation et la santé d'un mammifère individuel ou d'une communauté. 
• Deux autres classes de l'étude scientifique des excréments sont les dépôts d'eaux usées ou de puisards et le contenu intestinal ou intestinal. 

Les coprolites sont une caractéristique omniprésente de la vie humaine, mais elles se conservent mieux dans les grottes sèches et les abris sous roche et sont parfois découvertes dans les dunes de sable, les sols secs et les marges des marais. Ils contiennent des preuves de régime alimentaire et de subsistance, mais ils peuvent également contenir des informations sur les maladies et les agents pathogènes, le sexe et l'ADN ancien, preuves d'une manière qui n'est pas facilement disponible ailleurs.

Trois classes

Dans l'étude des excréments humains, il existe généralement trois classes de restes fécaux préservés qui se trouvent archéologiquement: les eaux usées, les coprolites et le contenu intestinal.

• Eaux usées ou Cess, y compris les fosses ou les latrines privées, les fosses d'aisance, les égouts et les drains, contiennent des assemblages largement mélangés d'excréments humains ainsi que de cuisine et d'autres déchets organiques et inorganiques. Lorsqu'ils sont trouvés bien préservés, en particulier lorsqu'ils sont gorgés d'eau, les dépôts de caca fournissent des informations précieuses sur l'alimentation et les conditions de vie de la communauté ou du ménage.
• Coprolites sont des excréments fossiles ou sous-fossiles individuels, conservés par carbonisation, minéralisation, ou trouvés sous forme d'échantillons desséchés dans des grottes et des endroits extrêmement arides. Chaque échantillon fournit des preuves des aliments consommés par un individu, et s'il est trouvé dans une zone de latrines peut également révéler des régimes alimentaires à l'échelle de la communauté.
• Contenu intestinal ou intestinal fait référence à des restes humains préservés trouvés dans les intestins de corps humains ou animaux bien conservés. Ce sont les plus précieux des trois pour l'étude d'un individu, car ce sont essentiellement des restes non contaminés qui contiennent des informations sur au plus un ou deux repas, en fait, le dernier repas que l'individu a consommé. Les contenus intestinaux sont des découvertes relativement rares, trouvées uniquement lorsque des humains entiers sont préservés, dans le cas de la momification culturelle naturelle ou (sinon trop étendue), de la congélation ou de la lyophilisation (par exemple, Otzi le tyrolien Iceman), ou de l'engorgement (comme Tourbières de l'âge du fer européen).

Contenu

Une coprolite humaine ou animale peut contenir une gamme diversifiée de matières biologiques et minérales. Les restes de plantes trouvés dans les fèces fossiles comprennent les graines, les fruits et les parties de fruits partiellement digérés, le pollen, les grains d'amidon, les phytolithes, les diatomées, les matières organiques brûlées (charbon de bois) et les petits fragments de plantes. Les parties animales comprennent les tissus, les os et les poils.

D'autres types d'objets trouvés dans les matières fécales comprennent les parasites intestinaux ou leurs œufs, insectes ou acariens. Les acariens, en particulier, identifient comment la personne stockait les aliments; la présence de grains pourrait être la preuve de techniques de transformation des aliments; et les aliments brûlés et le charbon de bois sont la preuve des techniques de cuisson.

Études sur les stéroïdes

Les études sur les coprolites sont parfois appelées microhistologie, mais elles incluent un large éventail de sujets: régime paléo, paléo-pharmacologie (étude des médicaments anciens), paléoenvironnement et saisonnalité; biochimie, analyse moléculaire, palynologie, paléobotanique, paléozoologie et ADN ancien.

Ces études nécessitent que les excréments soient réhydratés, en utilisant un liquide (généralement une solution aqueuse de phosphate trisodique) pour reconstituer les excréments, en incluant malheureusement aussi les odeurs. Ensuite, le matériau reconstitué est examiné sous analyse détaillée au microscope optique et électronique, ainsi que soumis à une datation au radiocarbone, à une analyse d'ADN, à des analyses macro- et micro-fossiles et à d'autres études du contenu inorganique.

Les études sur les coprolites ont également inclus des études sur les protéines chimiques, immunologiques, les stéroïdes (qui déterminent le sexe) et les études sur l'ADN, en plus des phytolithes, du pollen, des parasites, des algues et des virus.

Études coprolites classiques

Hinds Cave, un abri de roche sèche dans le sud-ouest du Texas qui avait été utilisé comme latrine pour les chasseurs-cueilleurs il y a environ six mille ans, contenait plusieurs dépôts de matières fécales, dont 100 échantillons ont été collectés par l'archéologue Glenna Williams-Dean à la fin des années 1970. Les données recueillies par Dean pendant son doctorat. la recherche a été étudiée et analysée par des générations de chercheurs depuis ce temps. Dean elle-même a mené des études d'archéologie expérimentale pionnières en utilisant des étudiants pour fournir des matières fécales de test provenant d'apports alimentaires documentés, un ensemble de données sans précédent, même aujourd'hui. Les aliments reconnus dans la grotte de Hinds comprenaient l'agave, l'opuntia et l'allium; des études de saisonnalité ont indiqué que les matières fécales s'étaient déposées entre l'hiver, le début du printemps et l'été.

L'un des premiers éléments de preuve crédibles découverts pour des sites pré-Clovis en Amérique du Nord provenait de coprolites découverts dans les grottes de Paisley 5 Mile Point, dans l'État de l'Oregon. La récupération de 14 coprolites a été signalée en 2008, le plus ancien radiocarbone individuellement daté de 12 300 RCYBP (il y a 14 000 années civiles). Malheureusement, tous ont été contaminés par les excavateurs, mais plusieurs comprenaient de l'ADN ancien et d'autres marqueurs génétiques pour les Paléoindiens. Plus récemment, les biomarqueurs trouvés dans le plus ancien spécimen daté suggèrent qu'il n'était pas humain après tout, bien que Sistiaga et ses collègues n'aient aucune explication de la présence d'ADNmt paléoindien en son sein. D'autres sites crédibles pré-Clovis ont été trouvés depuis ce temps.

Histoire de l'étude

Eric O. Callen (1912-1970), un botaniste écossais franc-tireur intéressé par les pathologies végétales, était le principal promoteur de la recherche sur les coprolites. Callen, titulaire d'un doctorat. en botanique d'Édimbourg, a travaillé comme phytopathologiste à l'Université McGill et au début des années 1950, l'un de ses collègues était Thomas Cameron (1894-1980), membre de la faculté de parasitologie.

En 1951, l'archéologue Junius Bird (1907-1982) a visité McGill. Quelques années avant sa visite, Bird avait découvert des coprolithes sur le site de Huaca Prieta de Chicama au Pérou et recueilli quelques échantillons fécaux dans les intestins d'une momie trouvée sur le site. Bird a donné les échantillons à Cameron et lui a demandé de rechercher des preuves de parasites humains. Callen a pris connaissance des échantillons et a demandé quelques échantillons pour étudier les traces de champignons qui infectent et détruisent le maïs. Dans leur article relatant l'importance de Callan pour la microhistologie, les archéologues américains Vaughn Bryant et Glenna Dean soulignent à quel point il est remarquable que cette toute première étude sur les coprolites humains anciens ait été menée par deux chercheurs sans formation formelle en anthropologie..

Le rôle de Callan dans l'étude pionnière comprenait l'identification d'un processus de réhydratation approprié, toujours utilisé aujourd'hui: une solution faible de phosphate trisodique utilisée par les zoologistes dans des études similaires. Ses recherches étaient nécessairement limitées aux études macroscopiques des restes, mais les spécimens contenaient une grande variété de macrofossiles qui reflétaient l'ancien régime alimentaire. Callan, décédé en menant des recherches à Pikimachay, au Pérou, en 1970, est reconnu pour avoir inventé des techniques et fait la promotion de l'étude à une époque où la microhistologie était considérée comme une recherche bizarre..

Sources sélectionnées

• Bryant, Vaughn M. et Glenna W. Dean. "Science Coprolite Archéologique: L'héritage d'Eric O. Callen (1912-1970)." Paléogéographie, Paléoclimatologie, Paléoécologie 237,1 (2006): 51-66. Impression.
• Camacho, Morgana et al. "Récupération des parasites des momies et coprolites: une approche épidémiologique." Parasites et vecteurs 11.1 (2018): 248. Imprimer.
• Chaves, Sérgio Augusto de Miranda et Karl J. Reinhard. "Analyse critique des preuves coprolitiques de l'utilisation des plantes médicinales, Piauí, Brésil." Paléogéographie, Paléoclimatologie, Paléoécologie 237,1 (2006): 110-18. Impression.
• Dean, Glenna W. "La science de l'analyse coprolitique: la vue depuis la grotte Hinds." Paléogéographie, Paléoclimatologie, Paléoécologie 237,1 (2006): 67-79. Impression.
• Reinhard, Karl J. et al. "Comprendre la relation pathoécologique entre la diète ancienne et le diabète moderne grâce à l'analyse des coprolites: un exemple de cas de Antelope Cave, comté de Mojave, Arizona." Anthropologie actuelle 53,4 (2012): 506-12. Impression.
• Wood, Jamie R. et Janet M. Wilmshurst. "Un protocole de sous-échantillonnage des coprolites du Quaternaire tardif pour l'analyse multi-proxy." Avis sur Quaternary Science 138 (2016): 1-5. Impression.