Оливковое масло — это «швейцарский нож» среди продуктов питания. Оно может заправлять салаты, тушить овощи и даже смазывать скрипучие петли. Для археологов повсеместное присутствие этого масла в керамике, найденной при раскопках, открывает окно в экономическую, политическую и социальную организацию древнего мира.
Но, возможно, в определённых условиях его распространённость была преувеличена.
Междисциплинарная команда исследователей из Корнелла — от классиков до учёных-пищевиков и инженеров — определила, что органические остатки растительных масел плохо сохраняются в известковых почвах Средиземноморья. Это означает, что археологи, вероятно, неверно идентифицировали оливковое масло в керамике, не распознав другие растительные масла или приняв их за животный жир.
Голдфарб и её исследовательская группа помогли разработать лабораторный эксперимент, чтобы проверить, как уникальные химические свойства почвы катализируют определённые типы распада пищевых остатков, найденных на керамике. Результаты опубликованы в Journal of Archaeological Science.
Проект начался в 2019 году, когда ведущий автор исследования Ребекка Гердес была докторантом на кафедре классической филологии в Колледже искусств и наук. Будучи студенткой бакалавриата, она также изучала химию и хотела изучить способы применения этой дисциплины в археологической науке.
«Обычно я описываю свою работу так: я мою древние грязные тарелки, сохраняю жидкость для полоскания и использую содержащиеся в ней молекулы, чтобы выяснить, как люди используют свою посуду», — сказала Гердес, в настоящее время являющаяся постдоком в Институте археологии и материальных исследований Корнелла.
Этот анализ органических остатков — признанная поддисциплина археологии. Но многие утверждения о нахождении оливкового масла не пересматривались, и не было экспериментальных доказательств в Средиземноморье, объясняющих, почему его идентификация может быть затруднена.
По рекомендации своего научного руководителя по докторской диссертации Стёрта Мэннинга, заслуженного профессора искусств и наук в области классической археологии (A&S), Гердес решила копнуть глубже.
«Я осознавала, что люди делают всевозможные заявления о том, что они нашли в горшках в Восточном Средиземноморье, и было много возможностей подкрепить эти утверждения более серьёзными экспериментами», — сказала она. «Я хотела ответить на некоторые интересные археологические вопросы, но сначала поняла, что мне нужно разработать некоторые методы».
Так началось сотрудничество между кампусами, которое охватило группу исследователей из трёх разных колледжей и многочисленных учреждений.
Гердес нашла ключевого партнёра в лице Джиллиан Голдфарб, доцента кафедры химической и биомолекулярной инженерии в Корнелле, которая была уверена, что её лаборатория, изучающая переработку органических отходов в биотопливо, может предоставить методологии, которые искала Гердес.
Но сначала им нужно было запачкать руки.
В то время пандемия была в разгаре, поэтому Гердес не могла поехать за границу, чтобы изучить геологические условия Кипра — островного государства в восточной части Средиземного моря, которое было в центре её внимания. Поэтому она сделала следующее лучшее дело: она попросила, чтобы немного Средиземноморья привезли к ней. Она обратилась в Лабораторию здоровья почвы Корнелла в Колледже сельского хозяйства и наук о жизни, которая смогла получить образцы почвы Кипра, стерилизовать их и передать команде для безопасного изучения.
Директор лаборатории Боб Шиндельбек сыграл решающую роль, помогая Гердес понять, как ведёт себя почва. Вместе с исследовательской группой Голдфарб Гердес разработала лабораторный эксперимент, чтобы проверить, как уникальные химические свойства почвы катализируют определённые типы распада пищевых остатков, найденных на керамике.
Команда создала маленькие керамические гранулы, используя раскатанный терракотовый глиняный материал — «Я всё время думала об игре с Play-Doh», — сказала Гердес, — и обожгла их в трубчатой печи. Гранулы затем пропитали оливковым маслом и закопали в двух типах увлажнённой почвы: образец с одного из сельскохозяйственных полей Лаборатории здоровья почвы и образец с Кипра, который был выбран из-за его отношения к реальному археологическому памятнику и собран Тило Рехреном в Кипрском институте.
«Оказывается, эта почва действительно распространена в Восточном Средиземноморье, поэтому она влияет на многие важные исторические периоды, особенно когда мы смотрим на торговлю и связи в этом регионе», — сказала Гердес. «Поздний бронзовый век [около 1650–1100 гг. до н. э.] — один из таких периодов».
Образцы поместили в инкубаторы при температуре 50 градусов Цельсия на срок до года. После извлечения остатки оливкового масла были извлечены, и исследователи изучили профиль молекул, которые сохранились.
«Нам удалось сделать это в лаборатории в ускоренном темпе, так что нам не пришлось ждать 3000 лет, чтобы закончить мою докторскую диссертацию», — сказала Гердес.
Анализ показал, что количество и состав остатков оливкового масла в керамических гранулах деградировали в известковой щелочной почве с Кипра, с более низкими выходами и потерей биомаркеров растительных масел дикарбоновых кислот по сравнению с образцами, которые были закопаны в слабокислой почве Нью-Йорка.
«Среди археологов определённо существует желание верить в то, что вы нашли оливковое масло, потому что это хорошая история. И поскольку это такой экономически важный продукт Средиземноморья, существует предположение по умолчанию, что если вы нашли молекулы, которые соответствуют оливковому маслу, то вы, должно быть, нашли оливковое масло», — сказала Гердес. «Проблема в том, что оливковое масло по своему составу совпадает с множеством других растительных масел. И если вы начнёте его разлагать, то станет ещё хуже — оно начнёт выглядеть как животный жир».
Гердес была в восторге от результатов, но не меньше её обрадовало количество сотрудников и ресурсов, которые она нашла в Корнелле.
Её команда использовала лабораторное пространство группы Шредера в Институте Бойса Томпсона. Джо Регенштейн, заслуженный профессор пищевых наук (CALS) и член комитета по докторской диссертации Гердес, помог ей настроить извлечение органических остатков. Группа Голдфарб перевела фундаментальные методы химического инженерного анализа из своих исследований биотоплива для количественного определения остатков. Исследователи также получили помощь от Корнельского центра материаловедения, который помог им безопасно работать с порошкообразными керамическими образцами, и они очистили свою стеклянную посуду в Корнельской лаборатории стабильных изотопов.
В команду также входили соавторы-бакалавры Ханна Виандт, Малак Абухашим и Эйвери Уильямс, которые, как и преподаватели, смогли наладить междисциплинарное сотрудничество и разработать общий словарь, набор ожиданий и целей, по словам Голдфарб.
Такой уровень сотрудничества демонстрирует, почему Корнелл имеет потенциал стать мировым лидером в области междисциплинарных исследований в области биомолекулярной археологии.
«Мы действительно хотим создать аналитический центр для этого», — сказала Голдфарб. «Мы думаем о том, как инженеры и учёные могут быть полезны в разработке новых методологий и применении фундаментальных навыков и прикладных навыков, которые у нас есть, в новых областях знаний. И всё начинается с одного потрясающего студента — теперь постдока — чтобы начать разговор».
Предоставлено Корнельским университетом.