תלולי קהוקיה באילינוי, מתנשאים לגובה מעל הנוף שמסביב, הם היישוב הפרה-קולומביאני הגדול ביותר שנבנה מצפון לריו גרנדה. ארכיאולוגים התווכחו זה מכבר על מספר האנשים המדויק שכינה את Cahokia את ביתם, אך הערכות טוענות כי ככל הנראה 20, 000 התגוררו בין מאות הבתים והכיכרות העצומות (כולל אחת בגודל של 45 מגרשי כדורגל) שעמדו על תלוליות העיר בערך 1000 לספירה. אחר כך, מסיבות שלא לגמרי מובנות, נעלמה התרבות שבנתה מבני אדמה כה מסיביים. עד 1350 לספירה ננטש האזור ברובו.
העיר שנעלמה לפני כ -700 שנה מציגה שאלה שובה לב לארכיאולוגים: מה קרה לאנשים המיסיסיפיים שבנו את קהוקיה? המפתח לפיתרון התעלומה הוא השאלה הפחות ברורה אך חשובה לא פחות כיצד השתנתה אוכלוסיית עיר התל הגדולה עם הזמן.
"ההיסטוריה של האוכלוסייה בארכיאולוגיה הייתה תמיד קשה ועקיפה, " אומר איי ג'יי ווייט, סטודנט לתואר שני באנתרופולוגיה באוניברסיטת ברקלי. חוקרים יכולים לסקור את הארכיטקטורה הביתית ולהעריך את מספר האנשים הגרים בבתים, או להסתכל על צפיפותם של חפצים כמו שברי חרס, או אפילו לספור קבורות בבתי קברות (כאשר הם קיימים). אולם שיטות אלה הן מדידות פרוקסי הנשענות על הערכה. מה שמדענים באמת צריכים הוא מתחם שהותיר אחריו בני אדם שחי על הנוף, משהו שיכול לשקף את גודל האוכלוסייה עם עלייתו ונפילתה.
משהו כמו מולקולה מיוחדת שנמצאת בקקי אנוש.
תל הנזירים, המבנה הארצי הגדול ביותר בקהוקיה. (אתר היסטורי ממלכתי Cahokia Mounts) סמן ביולוגי כזה הוא הנושא של מאמר שכתב לאחרונה על ידי ווייט ועמיתיו ופורסם בכתב העת Journal of Archaeological Science . החוקרים בדקו את היעילות של מדידת הקופרוסטנול - מולקולה של כולסטרול מעוכל חלקית המיוצר במעיים האנושיים - כדרך למדידת האוכלוסייה המשתנה של Cahokia. לשמחתם, כמות הקופרוסטנול שחולצה מליבות המשקע שנלקחה מאגם הפרסה הסמוך עוקבת מקרוב אחר מגמות האוכלוסייה שהצביע על פי התיעוד הארכיאולוגי.
"התוצאות מקהוקיה ממש מבטיחות, " אומרת אליזבת ארקוש, ארכיאולוגית מאוניברסיטת פיטסבורג. זה סימן טוב למחקר של ארקוש עצמו; היא אחת החוקרות העיקריות בפרויקט מתמשך להשתמש באותם סמנים צואתיים כדי לחקור שינויים באוכלוסייה בפרו.
Cahokia היה מקום אידיאלי להתחיל בו, בין השאר משום שהוא נחקר כל כך בהרחבה. לארכיאולוגים כבר יש מושג כיצד האוכלוסייה תנודה לאורך זמן בזכות שרידי הארכיטקטורה והממצאים, גם אם הם לא יכולים להצביע על המספר המדויק של האנשים שגרים בה. בנוסף, תושבי קהוקיה לא היו בעלי חזירים או כבשים מבייתים, המייצרים גם קופרוסטנול ויכולים להסיט את מדידות המדענים לגבי אוכלוסיית האדם.
הקבוצה של ווייט לקחה דגימות מהליבות של משקע האגם ובודדה את הקופרוסטנול, כמו גם תרכובת שהוא מתפרק אליה, המכונה אפי-קופרוסטנול. "אצל בני אדם, קופרוסטנול הוא מרכיב משמעותי במקצת בצואה", אומר ווייט. "זה מגיע לנקודה עשרונית של אחוז מכלל הצואה."
בהתחשב בכך שקקי אנוש הם כ 75 אחוז מים, אפילו חלקיק האחוז הופך את הקופרוסטנול למרכיב די משמעותי. (זה גם אחד התרכובות שנותן צואה את ריחו החריף.) הצוות השווה אז בין שני תוצרי הלוואי של הכולסטרול למולקולה שלישית שקיימת גם בפסולת אנושית אך משפילה בקצב שונה. השילוב של מדידות אלה שיקף את השינויים באוכלוסיית קהוקיה במשך כמה מאות שנים, ובחינת מולקולות מרובות סייעה להפחית את הוודאות הנובעות מהתרכובות המשפילות.
המחקר משמש הוכחת מושג לבדיקת שיטת הצואה באזור ממוזג כמו Cahokia. מדידת קופרוטאנול היא טכניקה חדשה למדי להערכת גודל האוכלוסייה, והמאמצים הראשונים להשתמש בסמנים ביולוגיים צואתיים אנושיים לחקר יישובים קדומים נערכו במקומות כמו נורווגיה, שם הטמפרטורות הקרות עוזרות לשמר את התרכובות. ווייט ועמיתיו שמחו לגלות שמולקולות מקהוקיה, בהן הטמפרטורות גבוהות בהרבה, השתמרו מספיק כדי להעריך את מספר האנשים שחיו בעיר לפני מאות שנים.
"אני לא רואה את זה כמשהו שיחליף שיטות קודמות להערכת אוכלוסיה, אלא יכול להוסיף את הידע שלנו בדרך חדשה שבה שיטות מסורתיות לא יכולות, " אומר ווייט.
לטכניקה עדיין יש הרבה כיוונים להתאמן. ראשית, קופרוסטנול אינו משפיל בקצב קבוע ככל שהמדענים יכולים לדעת. מצד שני, כמות הקופרוסטנול שאדם מייצר תלויה בתזונה שלהם - אם כי לבן אומר שההשפעה של התזונה של האדם אינה ברורה לחלוטין.
"אם מישהו רק רצה לאכול בשר למשך חודש ואז לעשות כמה דברים במעבדה גסה ואז לאכול טופו במשך חודש ולעשות עוד כמה דברים במעבדה גסה, זה יהיה מאוד פרודוקטיבי, " הוא אומר. "אבל אני לא יודע אם מנהל המעבדה היה שמח מאוד אם הייתי מציע את זה."
סכמטי המתאר היווצרות, תצהיר והשפלת סטנולים צואתיים אנושיים. (AJ White et al.) אלמנטים של הסביבה ותרבות אנושית יכולים גם לשנות את כמות הצואה בסופו של דבר בגופי מים, שם המולקולות נשמרות במשקעים. אם קהילה הייתה ממוקמת בסמוך לאגם ומוקפת גבעות, פירוש הדבר יכול להיות יותר נגר למים ורמות גבוהות יותר של סמנים ביולוגיים צואתיים. מצד שני, אם הקהילה הייתה משתמשת בזבל אנושי כדשן, סביר להניח שפחות מולקולות קופרוסטנול יופיעו ברשומת האגם.
שיקולים אלה חשובים במיוחד עבור ארקוש וצוותה, שפעלו להשגת תוצאות דומות בהרי האנדים סביב אגן אגם טיטיקקה, שם הנוכחות האנושית חוזרת לסביבות 5000 לפני הספירה. ההיסטוריה של האוכלוסייה באזור מסובכת הרבה יותר מ זו של Cahokia, המופיעה על מספר תרבויות וערים. העיר טיוונאקו הייתה הכוח העיקרי של האזור בשנת 400 לספירה, ואחריה הגעת האינקה בסביבות 1450 לספירה ואחר כך הכובשים הספרדים בשנת 1500 לספירה.
הפרויקט בפרו החל בשנת 2015 ונמצא עדיין בשלב ניתוח המעבדה, אך הצוות זיהה בהצלחה את הקופרוסטנול בתוך ליבות האגם. העבודה מציגה דרך להשלים מדידות קודמות מבוססות ארכיאולוגיה, כמו התחייבות ארוכה ומפרכת הידועה כסקירת סיקור מלאה. בסקרים אלה, קבוצות של אנשים הולכות בקווים ישרים כשעיניהם מודבקות לקרקע בחיפוש אחר ממצאים, ואז רושמות את מיקומם וצפיפותם של אותם ממצאים כדי לבנות מפה של יישובים קדומים.
"אם אתה אוהב לטייל ולטייל, זו דרך מדהימה לבלות את ימיך", אומר ארקוש, אך יכול להיות קשה מאוד למדוד אוכלוסיות נוודים שחיו באזור רק בקצרה. "אם יתברר שסטנולים עוקבים אחר אוכלוסייה לאורך זמן, אז זה פותח הרבה הזדמנויות נפלאות להבנת רמות האוכלוסייה האנושית באזורים שקשה לעשות זאת ארכיאולוגית" - מקומות כמו המאהלים של ציידים-לקטים.
סמנים ביולוגיים צואתיים עשויים גם לעזור לארכיאולוגים להבין עד כמה באינטנסיביות קבוצות אלו השתמשו בבעלי חיים מבויתים כמו לאמות, שכן ניתן לזהות גם סמנים ביולוגיים ייחודיים בגלישת בעלי חיים. אך משיכת מולקולות זעירות מכל אותו קקי קדום היא תהליך ממושך.
"לקחת מדגם אחד מהיותו משקעים טריים ועד היכולת לנתח את זה ייקח לך שבוע", אומר יוזף ורנה, ביוגאוכימיסט שעובד גם על פרויקט פרו. לצוות כשלושים דגימות מכל אחד משלושה אגמים באזור (אומאיו, ערפה ואורילו), המתרגם להרבה שעות של העמדת משקעים דרך מכונות שונות וניתוח התוצאות.
אפילו אחרי כל העבודה הזו, משתנים רבים יכולים לסבך את התמונה בעת לימוד סמנים ביולוגיים צואתיים. התוצאות הסופיות בפרו יציעו בתקווה כלי חדש ללימוד שטף האנשים באזור, ולא כמות ראשית מוחלטת של כל יישוב ספציפי. אולם ככל שקטלוג השרידים הצואיים יגדל, אולי תוצרי הלוואי של הפסולת האנושית יספרו לנו על אוכלוסיות היסטוריות כמו בתים קבורים וחרסים.
"אני אופטימי בזהירות", אומר ורן על עבודתם. עוד יש לעשות לפני שצוות פרו יהיה מוכן לפרסם תוצאות כלשהן, אך אם הממצאים מבטיחים כמו מחקר Cahokia, יתכן שיהיה הרבה קקי עתיק בעתיד הארכיאולוגיה.
