De prehistorische pappot

Tania Oudemans krabt een monster van een scherf aardewerk.  'Voor het eerst is direct bewijs gevonden dat bepaalde voedselgroepen werden gekookt voor menselijke consumptie.' Foto Jos van den Broek.

Biomoleculaire archeologie achterhaalt menu inheems-Romeinse nederzetting

Als een forensisch sporenonderzoeker bestudeerde archeologe Tania Oudemans resten aangekoekt organisch materiaal op aardewerk van rond het jaar 0. Met behulp van de moleculaire chemie kon ze aantonen voor welke doeleinden verschillende soorten aardewerk uit een inheems-Romeins nederzetting in Noord-Holland gebruikt werden. Donderdag 30 november hoopt ze op dit onderzoek te promoveren.

Oudemans: 'Een archeoloog gebruikt aardewerk om te achterhalen hoe mensen in de prehistorie leefden. Wat die aten, en hoe ze hun voedsel bereidden. Vaak doen archeologen uitspraken over de relatie tussen de vorm van aardewerken potten en vaten, en de gebruiksfunctie daarvan. Maar hun bewijs is altijd indirect, 'circumstantial'. Ik wilde met direct bewijs aantonen hoe mensen in het verleden hun voedsel klaarmaakten, en wat voor soort aardewerk ze daarvoor gebruikten. Je kunt wel zeggen: "Dit ziet eruit als een kopje en het heeft de vorm van een kopje, en daar zal dus wel koffie uit gedronken zijn", maar ik ben een eigenwijze bèta en wil het zeker weten.'

Vier soorten potten
Voor haar onderzoek gebruikte ze een collectie gebruiksaardewerk die al goed beschreven was, en onderzocht ze vier pottypen van verschillende vorm en/of grootte. De verzameling was opgegraven in de nederzetting Uitgeest-Groot Dorregeest in Noord-Holland, en stamde uit het prille begin van de jaartelling, toen de Romeinen het zuiden van Nederland hadden bezet. De nederzetting lag echter buiten de grenzen van het Romeinse rijk, en heeft geen geschreven bronnen nagelaten.

Prehistorische kookgewoonten
Hoewel veel van de moleculaire karakteristieken door thermische degradatie tijdens het koken verloren zijn gegaan, konden resten geïdentificeerd worden tot op het niveau van globale voedselgroepen. Oudemans: 'Ik kan bijvoorbeeld aantonen dat de Romeinen vlees aten, maar niet wat voor vlees. Maar dat neemt niet weg dat ik directe en waardevolle informatie heb gekregen over prehistorische kookgewoonten. Voor het eerst is direct bewijs gevonden dat bepaalde voedselgroepen werden gekookt voor menselijke consumptie. Bovendien blijkt ook duidelijk dat er een correlatie is tussen het soort aardewerk en de inhoud van de pot. De aardewerktypologie op basis van vorm en grootte heeft in deze nederzetting dus ook een functionele betekenis gehad.'

Contaminatie

Oudemans achter de massaspectrometer in het AMOLF (Institute for Atomic and Molecular Physics, Amsterdam), waar ze het leeuwendeel van haar onderzoek deed. Foto Jos van den Broek.

Veel archeologen waren aanvankelijk sceptisch over de mogelijkheid van een dergelijk onderzoek, omdat ze verwachtten dat het materiaal sterk gecontamineerd zou zijn. Dit bleek echter niet het geval. Zelfs na duizenden jaren begraven te hebben gelegen in het veen, bleken de organische residuen prachtig bewaard gebleven, en was er nauwelijks sprake van vervuiling met componenten uit het sediment.

Macromoleculen fragmenteren
De overgebleven residuen bestonden niet alleen uit extraheerbare stoffen zoals lipiden, maar voor een groot deel ook uit vaste stoffen zoals eiwitten en zetmeel. 'De analyse van minuscule hoeveelheden van complexe organische vaste stoffen is echt een uitdaging' aldus Oudemans. Een van de meest krachtige en gevoelige methoden om dergelijke componenten te bestuderen, is de toepassing van gecontroleerde thermische fragmentatie: 'Door extra energie toe te voegen aan de grote moleculen, veroorzaak je opsplitsing in kleinere moleculen die indicatief zijn voor het oorspronkelijk macromolecuul en die veel makkelijker te detecteren zijn.' Hiermee konden voor het eerst de resten van eiwitten en zetmeel worden aangetoond in residuen op archeologisch aardewerk. Oudemans: 'Terwijl eiwitten en zetmeel toch een belangrijk onderdeel zijn van de menselijke voedselpiramide.'

Kleine peptiden en eiwitfragmenten
Voor haar onderzoek gebruikte ze een heel scala aan technieken. Analytische technieken die gebruik maken van thermische fragmentatie zoals Curie-punt pyrolyse Massaspectrometrie (CuPyMS) en Directe Temperatuuropgeloste Massaspectrometrie (DTMS) gaven informatie over klassen van componenten, zoals lipiden, wassen, polinucleaire aromatische koolwaterstoffen, oligosacchariden, kleine peptiden en eiwitfragmenten, en een hele reeks thermisch stabiele (meer of minder gecondenseerde) polymere koolstructuren.

Graan gemengd met melk of bladgroenten
Met behulp van multivariate analyse identificeerde Oudemans vervolgens vijf chemotypes: groepen residuen met vergelijkbare chemische karakteristieken. De chemotypes A1 en A2 bevatten verkoold zetmeelhoudend voedsel zoals graan (gemengd met melk of bladgroenten), terwijl type C vooral verkoolde eiwitrijke dierlijk producten bevat zonder zetmeel (o.a. melkproducten), en type B rookaanslag heeft van koken op open vuur. Chemotype D bevat speciale eiwitrijke, vetarme residuen die mogelijk niet van voedsel afkomstig zijn. De biomoleculaire oorsprong van deze vijf chemotypes werd geïdentificeerd door vergelijking met experimenteel verkoolde referentiematerialen.

Etno-archaeologie
Oudemans: 'Ondanks alle chemische technieken die ik uit de kast heb getrokken, is er een scherf geweest waarvan ik de functie heel lang niet kon achterhalen omdat ik de chemische informatie niet kon interpreteren. De scherf was afkomstig van een pot die van binnen vrijwel geen componenten bevatte maar van buiten zwart beroet was. Tien jaar lang heeft het me geïrriteerd dat ik er maar niet achterkwam, tot ik toevallig in een etno-archaeologische publicatie zat te lezen waarin sprake was van het gebruik van aardewerk voor het drogen of roosteren van voedsel boven een vuur.'

Nieuwe tak van wetenschap: biomoleculaire archeologie

De analyse van amorfe organische residuen is één van de krachtige hulpmiddelen in de recent ontwikkelde tak van de biomoleculaire archeologie die zich bezig houdt met de studie van allerlei organische moleculen die over zijn gebleven in archeologische context. De analytische onderzoeksmethoden zijn namelijk niet beperkt tot de identificatie van voedselresten maar kunnen worden toegepast op allerlei onbekende organische stoffen zoals lijmsoorten, harsen, peksoorten en asfalt, oliën en vetten, barnsteen en jet, verfstoffen en decoratieve kleurstoffen. Oudemans: 'In dit nieuwe multidisciplinaire wetenschapsgebied is nog veel te ontdekken en te onderbouwen, maar het is duidelijk dat de archeologie niet langer beperkt zal zijn tot de studie van anorganische materialen als vuursteen en aardewerk, en plantaardige en dierlijke macroresten zoals zaden en botten, maar dat ook allerlei organische overblijfselen nu een rijke bron van informatie zijn geworden.'

Tania Oudemans, Molecular studies of organic residues preserved in ancient vessels, ISBN 90-77209-12-3
Promotie	Universiteit Leiden, 30 november 2006
Promotoren	prof. dr. C.C. Bakels (Universiteit Leiden) en prof. J.J. Boon (FOM, Institute for Atomic and Molecular Physics, Amsterdam en Universiteit van Amsterdam)
Informatie	info@taniaoudemans.com Het proefschrift staat vanaf 1 december op www.proefschrift.leidenuniv.nl

Dit artikel is geschreven in samenwerking met studenten van het college Science Communication & Society-fundamentals (SCS) van prof. dr. Jos van den Broek. Dit is een college voor masterstudenten van de Faculteit Wiskunde & Natuurwetenschappen en Biomedische Wetenschappen. Oudemans gaf er een persconferentie.

28 november 2006/HP