Как археологи определяют возраст древнего человека по его останкам (т. е. сколько ему было лет на момент смерти)?
Общие закономерности развития и старения организма хорошо известны и в целом типичны для всего вида Homo Sapiens. Биологический возраст детей определяется по характеру развития зубной системы, срокам появления точек и ядер окостенения костей скелета, степени синостозирования отдельных костей посткраниального скелета, диафизарной длине длинных костей. Точность определения биологического возраста в раннем возрасте составляет до 1-2 лет (в зависимости от сохранности материала). У взрослых индивидов биологический возраст определяется по степени облитерации швов свода черепа, степени стертости зубов, состоянию суставных поверхностей костей, характеру рисунка ушковидной поверхности подвздошной кости и симфизиальной поверхности лобкового симфиза, состоянию костей кисти (появление узлов Эбердена и Бушара), также используется рентгенографический способ для рассмотрения структуры компактного вещества кости и множество других признаков. Биологический возраст всегда указывается в интервальном выражении (чаще используют 10 или 15-летние интервалы, например 25-35 лет, 40-50 лет, 35-50 лет и т.д). Возраст пожилых индивидов определяет чаще в выражении «старше 50 лет» или «50+ лет.
Более подробное изложение методов определения биологического возраста содержится в следующих русскоязычных изданиях:
1. Алексеев В.П., Дебец Г.Ф. Краниометрия. Методика антропологических исследований.
2. Алексеев В.П. Остеометрия. Методика антропологических исследований.
3. Добряк В.И. Судебномедицинская экспертиза скелетированного трупа.
4. Пашкова В.И., Резников Б.Д. Судебно-медицинское отождествление личности по костным останкам.
Как определяют возраст окаменелостей?
Как определить возраст ископаемого? Сколько тысяч или миллионов лет назад жил найденный организм? Как определили, какому периоду принадлежит формация? У геологов и палеонтологов есть два основных метода датирования: относительный и абсолютный. Относительный метод быстрее, но менее точный. При относительной датировке используются уже изученные организмы, породы и формации. Для абсолютной датировки нужна лаборатория, чтобы изучить находку. Зная скорость распада определённых изотопов, и насколько они распались, мы можем достаточно точно определить возраст организма или, что чаще, породы, в которой он был обнаружен.
Относительный метод
Относительный метод датирования используется, когда мы знаем что и где нашли. Например, мы нашли зуб тираннозавра из формации Хелл Крик. Нам не нужна лаборатория для установки точного возраста. Нам известно, когда жил тираннозавр, и какой период охватывает формация Хелл Крик.
Но что делать, если перед нами неисследованные слои горных пород? В этом случае к нам на помощь приходят так называемые индексные окаменелости. Как правило, это специфичные организмы, свойственные только определённому периоду. Их возраст уже определён абсолютным методом. Например, брахиоподы являются ценными индексными окаменелостями. Благодаря этим беспозвоночным мы можем определить не только возраст пород, но и физико-географическую обстановку изучаемой области. Так, найденные в 2014 году на берегу реки Шидерты брахиоподы подсказали исследователям, что возраст пород 345-400 млн лет, а область представляла из себя тёплое море со среднегодовой температурой от +5 до +25 градусов. Соответственно, остатки других организмов, найденные в одном слое с этими брахиоподами, будут также датироваться девонским периодом.
Можно использовать и несколько индексов. Представим, что мы нашли формацию, в которой сохранились уже известные нам брахиоподы, с возрастом 345-400 млн лет. В тех же слоях рядом с брахиоподами мы находим и трилобитов, датируемых 410-390 млн лет назад. Несложная арифметика и мы получаем возраст формации от 400 до 390 млн лет.
Также в относительном методе датирования стоит помнить, что слои накладываются последовательно. Если мы нашли окаменелости, возраст которых знаем, то слой над ними будет моложе, а слой под ним – старше.
Абсолютный метод
Точное определение возраста окаменелостей при абсолютном методе датирования происходит при помощи радиометрии (радиоизотопное датирование). В радиометрии используются различные радиоактивные изотопы, которые работают как часы. Равномерный радиоактивный распад изотопов может помочь нам установить очень точный возраст пород различных геологических эпох. От орудий наших предков до точного возраста самой планеты.
Чаще всего в определении возраста ископаемого нам помогают вулканические породы, которые накладываются слоями. Установив датировки для вулканических слоёв под и над окаменелостью, мы можем указать возраст найденных остатков.
Сложность абсолютного метода в том, что мы не всегда можем найти нужный нам изотоп для той или иной эпохи. Например, когда речь заходит о радиоизотопном методе датирования, первым в голову приходит радиоуглеродный анализ. Но он очень редко используется для датирования окаменелостей, степень его точности хороша для остатков моложе 60 000 лет. За это время изотоп C-14 проходит 10 циклов полураспада и уменьшается в 1000 раз.
Период полураспада — это время, за которое из некоторого количества изотопов распадается половина. Для изотопа C-14 — это 5730 ± 40 лет. То есть за 5730 лет изотоп распадается наполовину, ещё за 5730 лет наполовину распадается оставшаяся его часть и так далее.
Но что делать, если нам нужно установить возраст в миллионы и сотни миллионов лет? Для этого существуют другие методы, в которых используются другие изотопы.
Уран-свинцовый анализ предполагает использование изотопов урана: уран-235 или уран-238. Уран-свинцовый метод один из самых старых и хорошо изученных способов датировать породы возрастом в сотни миллионов и миллиарды лет. Точность данного метода очень велика, для пород возрастом 2 млрд лет погрешность будет ± 2 млн лет (0,1%). Одно из преимуществ данного метода, это большой охват возраста. Полураспад урана-235 с его превращением в свинец-207 имеет период в 700 млн лет, а урана-238 в свинец-206 – 4,5 млрд лет. Иногда используется уран-торий-свинцовый метод с изотопом торий-232. Превращение тория-232 в свинец-208 имеет период в 14 млрд лет.
Свинец-свинцовый анализ изучает наличие трёх изотопов в породах: свинец-206, свинец-207 и свинец-204. Используется данный метод для определения возраста метеоритов и пород, утративших изотопы уран-235 и уран-238. Благодаря свинец-свинцовому методу определили возраст Земли. Соотношение свинца-207 к свинцу-206, как результатов распада урана-235 и урана-238 соответственно, в породах Земли и метеоритах подсказало дату образования планеты. На сегодняшний день самая точная цифра – 4.567.200.000 ± 600.000 лет.
Калий-аргоновый анализ хорош тем, что калий встречается во многих материалах: слюде, глинистых минералах, вулканических осадках, эвапоритах. Из-за длительного периода полураспада, калий-аргоновый метод используется для датировки окаменелостей возрастом более 100 000 лет.
Это далеко не все способы определить возраст находки, как относительные, так и абсолютные. У нас не возникает сложностей, когда требуется датировать окаменелость, вид и место обнаружения которой известны. Сложнее, когда образец утратил или вовсе не имеет точных данных о месте обнаружения. Это относится к старым музейным экспонатам, находкам палеонтологов-любителей или изъятым у чёрных копателей окаменелостям.
Определение костного возраста
Под костным возрастом в медицинской терминологии понимается условное значение возраста, уровню которого отвечает развитие костей скелета обследуемого ребенка. Выяснить костный возраст можно при проведении рентгенологического исследования, когда по специально разработанным таблицам специалисты сравнивают нормальные значения показателей костного возраста подростков или детей с теми, что они могут видеть у конкретного пациента. Данные таблицы обязательно учитывают не только рост и вес человека, но и окружность груди, а также период полового созревания, в котором на момент обследования находится ребенок.
Особенности процедуры
Для грамотного определения костного возраста в медицине есть несколько основных методик, которые учитывают возникновение эпифизов или конечных отделов трубчатой кости, этапы развития данного процесса (зоны роста), слияние эпифизов и метафизов, образование синостозов или костных соединений. Поскольку в кистях рук присутствует большое число ядер окостенения и костной растущей ткани или эпифизарных участков, костный возраст очень часто определяется именно по исследованию кистей.
Обычно у детей норма доли хрящевой ткани значительно выше в скелете, чем у взрослых. Так, например, новорожденные имеют хрящевую ткань в большинстве костей в скелете – эпифизы пяточной кости, большеберцовой, бедренной, таранной, кубовидной, губчатой на кисти, а также позвонков – состоят из хрящевой ткани и лишь опираются на точки окостенения. При развитии и росте организма хрящевая ткань замещается костной в определенной природой последовательности.
Показания и противопоказания для диагностики
Основными показаниями для проведения исследования по определению костного возраста ребенка выступают различные нарушения в его физическом развитии, замедленный рост, болезни гипофиза, щитовидной железы и гипоталамуса. При этом проблемой занимаются такие специалисты, как эндокринологи, педиатры, ортопеды, отправляя пациента на рентгенологическое обследование в любом медицинском учреждении, где есть рентген-аппарат.
При этом по рентгенологическому исследованию кисти возможно определить, например, наличие в организме ребенка таких патологий как гипофизарный нанизм или карликовость в результате дефицита гормона роста, ранее половое созревание, нарушение костного развития вследствие генетических расстройств, таких как:
Среди основных противопоказаний к проведению исследования по определению костного возраста ребенка врачи выделяют возраст до 14 лет, когда подобную процедуру можно проводить исключительно по рекомендации лечащего врача. Также нельзя повторять данное обследование чаще, чем один раз в полгода, из-за сильного рентгеновского излучения, которое вредно для неокрепшего организма. При этом важно помнить, что какой-либо специализированной подготовки к исследованию пациенту проводить не нужно.
Методики и результаты проведения исследований
Чтобы правильно определить костный возраст пациента чаще других используются рентгенограммы лучезапястного сустава и кисти. При проведении исследования специалист анализирует и сравнивает ту картину, которую он видит на рентгене, с данными, которые признаны нормой в данной возрастной группе.
При диагностируемых и возможных патологиях гипофиза физическое развитие в значительной степени отстает от реальных возрастных показателей ребенка. Такое отставание может иногда достигать и двух лет. А вот при диагностировании скелетной дисплазии либо низкорослости, обусловленной генетически, задержка костного роста обычно отсутствует либо выражена минимальными показателями.
Также при проведении диагностики скелета человека важно помнить, что у него существуют не только возрастные, но и половые особенности. Так, например, женский скелет развивается значительно, иногда на 1-2 года, быстрее мужского. Такие особенности окостенения, которые зависят от половых признаков, проявляют себя с первого года жизни ребенка.
Таким образом, на основании данных рентгена можно судить о стадии полового созревания, на которой в момент обследования находится пациент. По возникновении сесамовидной кости пястно-фалангового сустава можно судить о повышенной функции половых желез в организме, при окостенении пястной кости у девочек начинаются менструальные циклы, а у мальчиков – регулярные поллюции.
При этом наблюдается скачок роста, когда длина тела очень резко увеличивается в короткий промежуток времени. При преждевременном половом созревании можно говорить о развитии процесса зрелости костей, а при уменьшенном синтезировании гормона роста или гипофизарном нанизме – о его замедлении.
При исследовании с использованием рентгенографии костей черепа выявляется патологическое состояние турецкого седла, что говорит о эндокринных заболеваниях. Гипофизарный нанизм характеризуется уменьшением размеров седла, при новообразованиях в гипофизе истончаются его стенки, расширяется вход и возникают места обызвествления. При наличии внутричерепной опухоли, которая происходит из гипофизных клеток, – краниофарингиомы – расходятся черепные швы и возникают вдавленности с внутренней стороны черепной коробки ребенка.
Любые результаты рентгенографии обязательно необходимо предоставить специалисту, который направил пациента на анализ, чтобы он смог своевременно диагностировать заболевание и назначить эффективную терапию.
Больше свежей и актуальной информации о здоровье на нашем канале в Telegram. Подписывайтесь: https://t.me/foodandhealthru
Денситометрия позвоночника
Денситометрия позвоночника
Цена: от 1700 рублей
Среднее время процедуры: 2-3 минуты
Необходимость подготовки: нет
Денситометрия (двухэнергетическая рентгеновская абсорбциометрия, ДРА) позволяет определить минеральную плотность костной ткани с помощью рентгеновского излучения и предсказать риск развития переломов. Рентгеновская трубка прибора генерирует пучок двухэнергетического излучения. Его «мягкая» и «жесткая» составляющие по-разному поглощаются тканями организма и попадают на детектор. По размерам, толщине и плотности костей рассчитываются коэффициенты Т-критерия (сравнение данных пациента с показателем здорового молодого человека соответствующего пола) и Z-критерия (сравнение с популяцией того же пола, веса и возраста). Денситометрия – высокочувствительный метод, позволяющий обнаружить минимальную потерю плотности костного матрикса (до 2 %) с низкой погрешностью измерения. Повторную денситометрию рекомендуется проводить с использованием того же оборудования, на котором было выполнено первичное обследование, с частотой один раз в год.
Факторы риска развития остеопороза:
— низкая минеральная плотность костной ткани
— пол (чаще болеют женщины)
— ранняя менопауза (прекращение менструации в возрасте до 45 лет).
— гипогонадизм (дефицит половых гормонов)
— низкая масса тела (менее 55кг у женщин и 70кг у мужчин)
— прием лекарственных препаратов (например, глюкокортикоидов)
— низкая физическая активность
— недостаточное потребление кальция и витамина Д
— эндокринные заболевания (заболевания щитовидной железы, гиперпаратиреоидизм), ревматические заболевания
— длительность грудного вскармливания более 6-8 месяцев
— большое количество беременностей (более 3х)
Показания к денситометрии поясничного отдела позвоночника:
Методика исследования:
Перед денситометрией пациент сообщает свой рост и вес. Необходимо снять одежду с металлическими элементами (пуговицами, пряжками, застежками). Во время денситометрии пациент находится на специальном столе в положении лежа на спине, ноги сгибаются в тазобедренных и коленных суставах и укладываются на специальный куб. Рентгеновскими лучами проводится сканирование области 4х поясничных позвонков (с 1го по 4ый), а специальный датчик осуществляет измерения степени поглощения проходящих лучей, на основании которых строится график. При невозможности измерения всех четырёх позвонков, можно использовать три позвонка или два. Позвонок с анатомическими изменениями может быть исключён из анализа, если он является явно патологическим и не подлежащим интерпретации в пределах системы, или если различие между анализируемым позвонком и смежным составляет более 1,0SD. При денситометрии вычисляют минеральную плотность костной ткани тел позвонков.
Подготовка и время исследования:
Денситометрия поясничного отдела позвоночника не требует никакой предварительной подготовки. Сама процедура совершенно безболезненна. Время исследования – 2-3мин.
Питайтесь, как обычно, но прекратите принимать добавки кальция, по-меньшей мере, за сутки до обследования. Наденьте свободную удобную одежду без металлических замков, поясов и пуговиц.
Если вы недавно прошли обследование с применением бария или компьютерную томографию (КТ) с применением контрастного вещества или радиоизотопное сканирование, сообщите об этом своему врачу; возможно, вам придется подождать 7-10 дней, прежде чем делать исследование.
Если есть малейшая вероятность того, что вы беременны, сообщите об этом своему врачу.
Дозовая нагрузка: 0,03мЗв
Кардиостимулятор не является противопоказанием к проведению стандартной денситометрии.
Противопоказанием для проведения программы «все тело» являются: беременность, лактация, эндопротезы, кардиостимулятор.
Противопоказания для выполнения денситометрии поясничного отдела позвоночника:
Несколько антропологических секретов
Поделитесь с нами несколькими Вашими секретами.
Как Вы можете определить, что несколько найденных костей относятся к одной и той же особи?
Такое заключение обычно делается на основе сравнения размеров и предполагаемого биологического возраста. На случай, если фрагментов уж очень много и они уж очень фрагментарны, есть такое понятие – минимальное число индивидов: считается минимум человек, которым могли бы принадлежать эти останки (максимум, понятно, равен числу фрагментов, но его считать бесполезно). При наличии некоторой практики определять такие вещи не сложно. На археологической практике в Крыму при раскопках античного некрополя у меня студенты учились этому за две недели примерно (анатомию они первоначально, конечно, знали, но, как правило, очень плохо, а потом быстро осваивались). По размерам костей и выраженности рельефа для прикрепления мышц, частично по форме можно предположить пол человека, причём часто хватает даже небольших фрагментов; по изношенности можно предположить возраст. Существуют специальные разработки, шкалы, измерения, таблицы для определения всего этого, разаботанные по современным людям. Обычно они срабатывают и для древних людей. Для совсем древних есть свои поправки; даже если они не верны абсолютно, то срабатывают относительно, для определения числа человек – вполне. Все эти нормы разрабатываются по целым находкам, которых вполне достаточно. Если надо, применяется статистика – корреляционный анализ или многомерные какие-нибудь. Примерно так: если есть большая бедренная кость старого человека и маленькая плечевая ребёнка – это разные люди, если возраст и размер совпадают, вероятно, это один человек. Кроме того, учитывается геологический и археологический контекст, даже цвет и соханность костей. В общем, это самая простая часть работы – сортировка. Паталогоанатомы примерно тем же иногда занимаются и с тем же успехом.
Ну, а как узнать, что фрагментарные находки, сделанные в разных местах, относятся к одному и тому же виду ископаемых предков человека?
Если они имеют более-менее сходное строение и сходную датировку, то относятся к одному виду. Размах этого «более-менее» определяется изучением изменчивости современного человека и современных обезьян. Сложность в том, что у разных исследователей бывают разные представления об этом «более-менее», отчего, например, неандертальцев одни считают самостоятельным видом, а другие – лишь подвидом Homo sapiens. Но сами-то находки от этого не меняются:) Имея много находок из многих местонахождений, можно устанавливать, например, самостоятельное «более-менее» для группы австралопитеков.
А как вычислить рост древнего человека? Если у нас есть только фрагмент бедренной кости, к примеру…
Самый простой способ – по длине кости. Есть ряд эмпирически найденных формул, основанных на практическом сопоставлении длин костей и роста людей (чаще определявшихся на трупах, иногда – на живых). Формулы Дебеца, Пирсона и Ли, Бунака и прочие. Они, правда, не всегда надёжны. Они В СРЕДНЕМ они дают верный результат, а в ИНДИВИДУАЛЬНОМ случае могут соврать. Суть такая, что для сотни скелетов мы надём правильную среднюю роста, но для части конкретных скелетов из этой сотни мы получим верный размер, для другой – ошибёмся в большую сторону, а для третьей – в меньшую. Проблема в том, что бывают разные пропорции, так что существуют формулы для разных рас и, конечно, отдельно для мужчин и женщин. Если кость не целая, считают корреляции роста с диаметром шейки, размерами головки кости, особенностями трабекулярной структуры (размерами и направлением костных перемычек внутри кости). Вновь статистика. В принципе, можно рост высчитывать из любой кости, но достоверность будет не всегда велика. По костям ног, конечно, надёжнее всего получается. Вообще, для антропологов рост древних людей не так уж принципален, хотя бы потому, что он чаще некий средний. Все эти цифры обычно приводятся «для народа», потому что они наглядны и понятны (если же речь заводить об особенностях ориентации барабанной пластинки височной кости или коленчатой складке тригонида, то народ как-то не внимает, скучно ему:)). Интересно бывает, когда рост слишком маленький или (что редко) слишком большой. А вообще интереснее не рост как таковой, а пропорции тела и конечностей. Они больше говорят об образе жизни, потому что в среднем имеют связь с приспособленностью к определённым климатическим условиям.
В заключение, расскажите чуть подробнее: каким образом можно узнать возраст и пол находки?
Возраст: по состоянию зубов (хотя влияют и болезни, и питание), по состоянию костей (это сложно), по зарастанию швов черепа (это не шибко надёжно), по степени прирастания эпифизов (отдельных частей костей, которые у детей самостоятельны, а с возрастом срастаются с центральной частью кости, причём у разных костей и разных их эпифизов сроки свои), по степени развития мускульного рельефа (с учётом образа жизни).
Пол: по размерам и форме костей. Размеры больше у мужчин/самцов, меньше у женщин/самок; не всегда очевидно, но статистически срабатывает. По форме: лучше всего по форме таза (форма большой седалищной вырезки, лобкового симфиза, запирательного отверстия, длине лобковой кости и вертлужной впадины), чуть хуже – по форме черепа (в целом, надбровья, наклону лобной кости, скуловой кости, верхней челюсти, нижней челюсти, абсолютные и относительные размеры зубов), по крестцу (длинный, узкий и изогнутый у мужчин, наоборот у женщин), хуже – по прочим костям. У мужчин чаще более развиты мышцы, прикрепление которых на костях хорошо видно. Проблема в том, что в каждой группе есть свои особенности: череп большого мужчины-пигмея выглядит женственнее черепа женщины-эскимоски, но на этот случай опять же есть своя статистика. Слава богу, исследованы сотни групп – и современных, и древних, есть с чем сравнивать. Опять же студенты учились этому на практике за те же две недели примерно:)) Не так это сложно, если хотеть…
