Los isótopos son átomos del mismo elemento que tienen un número igual de protones y un número desigual de neutrones, lo que les da pesos ligeramente diferentes. Pueden dividirse en dos categorías: radiactivos y estables.
Los isótopos radiactivos (por ejemplo, el C-14) decaen con el tiempo, una propiedad que los convierte en herramientas muy importantes para la datación de hallazgos arqueológicos, suelos o rocas. Los isótopos estables tienen un núcleo estable que no decae. Por lo tanto, su abundancia se mantiene a lo largo del tiempo, lo que permite muchas aplicaciones útiles en arqueología (y en otras disciplinas como la ecología o la ciencia forense).
Los isótopos están presentes en todo el mundo en el que vivimos y respiramos, pero el equilibrio (o las proporciones) en el que se encuentran los diferentes isótopos de los mismos elementos varía entre las diferentes sustancias (por ejemplo, los diferentes tipos de alimentos) y los ecosistemas (por ejemplo, entre la tierra y el mar o entre las diferentes zonas climáticas). A medida que crecemos y, continuamente, a medida que nuestros tejidos se renuevan, los isótopos que se encuentran en los alimentos que ingerimos y en el agua que bebemos se van incorporando a todos los tejidos de nuestro cuerpo, incluido nuestro esqueleto. Midiendo las proporciones de los distintos isótopos en los huesos o los dientes y utilizando los conocimientos científicos sobre cómo se producen en la naturaleza para rastrearlos hasta las fuentes de las que proceden, los arqueólogos pueden averiguar muchas cosas sobre un individuo, como cuál era su dieta y el entorno en el que creció.
Hay muchos isótopos estables que utilizan los arqueólogos, pero los que más se analizan son:
- el carbono: 13C (o C-13) y 12C (o C-12). La relación entre ambos (13C/12C) suele denominarse valores δ13C (pronunciado: delta-13-C).
- nitrógeno: 15N (o N-15) y 14N (o N-14). De nuevo, la relación entre los dos (15N/14N) se da como valores δ15N (delta-15-N).
- oxígeno: 18O (O-18) y 16O (O-16), con su relación (18O/16O) referida como valores δ18O (delta-18-O).
- estroncio: 87Sr (Sr-87) y 86Sr (Sr-86). Las relaciones isotópicas del estroncio se denominan relaciones 87Sr/86Sr.
Las relaciones isotópicas se miden con instrumentos analíticos conocidos como espectrómetros de masa de relación isotópica (IRMS). Las proporciones de isótopos estables de carbono y nitrógeno se utilizan con mayor frecuencia para explorar una amplia gama de cuestiones relacionadas con la dieta (por ejemplo, el consumo de productos animales o de pescado; la edad de destete), mientras que la principal aplicación de las proporciones de isótopos de oxígeno y estroncio es reconstruir la migración antigua (véase el paso 2.11).
Análisis de la dieta
En la década de 1980 los estudiosos se dieron cuenta de que las diferentes proporciones de isótopos de carbono y nitrógeno en los huesos humanos pueden proporcionar información sobre el tipo de dieta que consumían los individuos. Por ejemplo, los isótopos estables del carbono pueden distinguir entre ciertos tipos de plantas, las llamadas plantas C3, que constituyen la gran mayoría de las plantas terrestres, y las plantas C4, entre las que destaca el maíz. En las primeras aplicaciones del método isotópico, esto se utilizó para rastrear la introducción de la agricultura (agricultura del maíz) en América del Norte. En Europa, donde había muy pocas plantas C4 en la antigüedad, los isótopos estables del carbono se utilizan sobre todo para distinguir los alimentos terrestres de los marinos (pescado y marisco). Se combinan con las proporciones de isótopos de nitrógeno, que aumentan cuanto más alto está un individuo en la cadena alimentaria y, por tanto, pueden dar una indicación de la cantidad de productos animales en la dieta. Lo más importante es que el método no puede distinguir entre la carne y los productos lácteos (véase la figura 1). Por ejemplo, los estudios sobre nuestros hábitos alimentarios en el pasado han revelado que las poblaciones neolíticas prácticamente no consumían pescado, un cambio muy drástico respecto al Mesolítico precedente, mientras que los obispos medievales de alto estatus consumían mucho más pescado, asociado al ayuno, que sus feligreses.
Figura 1. Proporciones típicas de isótopos estables de colágeno óseo para el noroeste de Europa, que ilustran el principio de la reconstrucción dietética.
© Müldner 2009, University of Reading
El destete
es un término que describe la transición gradual de la dieta de un niño de la leche materna a los alimentos sólidos. El estudio de la edad de destete en las poblaciones del pasado se basa en el hecho de que las proporciones de isótopos estables de nitrógeno y oxígeno varían según el nivel «trófico» (o punto en la cadena alimentaria) de un individuo. Al amamantar, el niño consume los tejidos de su madre, lo que le sitúa en un nivel superior de la cadena alimentaria y aumenta la proporción de isótopos de nitrógeno (o δ15N) en sus propios tejidos. Cuando comienza el destete y la leche de la madre se sustituye gradualmente por otros alimentos, el δ15N de los tejidos disminuirá y se ajustará a los valores de la madre y de otros adultos de esa población.
De forma similar, el cuerpo capta los isótopos de oxígeno del agua del entorno. Durante la lactancia, el niño consume altos niveles de 18O, que descienden gradualmente a medida que el agua comienza a ser consumida de fuentes isotópicamente más «ligeras». El seguimiento de los niveles de isótopos de nitrógeno y/u oxígeno en los dientes (en relación con la edad del niño cuando se formó ese diente) nos ayuda a determinar la edad a la que el niño fue destetado de la leche materna y pasó a consumir alimentos sólidos.