[WYWIAD] Chemiczny ślad z przeszłości

Badania archiwaliów i powrót na znane już wcześniej stanowiska motywują do poszukiwania nowych metod oraz poszerzania sieci naukowej współpracy. Materiałem, obficie występującym na (prawie) każdym stanowisku archeologicznym, którego analiza potrafi przynieść zaskakująco dużo informacji, jest… ziemia. Zapraszamy na wywiad z profesor Małgorzatą Suską-Malawską, biolog z Uniwersytetu Warszawskiego, o tajemniczych n-alkanach, wyzwaniach w rekonstruowaniu przeszłości na podstawie analiz biogeochemicznych oraz o trudnościach we współpracy z archeologami.

N.G.: Na co dzień zajmuje się Pani analizami środowiskowymi, w szczególności na obszarze Azji Centralnej. Skąd zainteresowanie tym terenem?

M.S.M.: Moje zainteresowania zaczęły się dzięki temu, że promotor mojej pracy doktorskiej – Bogusław Wiłkomirski – współpracował z uniwersytetem w Taszkiencie. Była to wymiana studencka w latach 80., w której uczestniczył jako młody uczony. Później nastąpiła długa przerwa, spowodowana rozpadem Związku Radzieckiego i bardzo ciężkimi czasami dla byłych republik radzieckich. Stawały się one wówczas samodzielnymi państwami. Po wielu latach dzięki programowi stypendiów dla Polonii, a konkretnie dla naukowców pochodzenia polskiego zamieszkujących tereny Azji Centralnej, udało się nawiązać kontakt na nowo. W 2004 roku ja – już jako młoda pani doktor – i  profesor Bogusław Wiłkomirski, mój szef, pojechaliśmy do Uzbekistanu, po czym wspólnie napisaliśmy projekt poświęcony przywróceniu współpracy oraz wymianie naukowej. Jednak dotyczył on nie tylko Uzbekistanu, ale także Kazachstanu. Przy okazji tego projektu zawarliśmy szereg znajomości, no i tak to się zaczęło.

N.G.: W tym samym czasie badania w Uzbekistanie prowadził profesor Karol Szymczak z Katedry Epoki Kamienia na Wydziale Archeologii Uniwersytetu Warszawskiego. Czy zatem tak rozpoczęła się Pani współpraca w archeologami?

M.S.M. To było dosyć zabawne, bo w czasie, kiedy my jeździliśmy do Uzbekistanu, słyszeliśmy o profesorze Szymczaku. Każdy, kto nas spotkał, a miał jakieś związki z Polską, mówił, że tu taki profesor z Uniwersytetu Warszawskiego realizuje projekty. Zdaje się, że wiedzieliśmy o sobie, ponieważ część znajomych była wspólna, chociażby pani doktor Krystyna Toderich, botanik, której mąż Muhiddin Khudzhanazarov współpracował z profesorem Szymczakiem. I jakoś tak przebijało się nazwisko profesora, ale nigdy nie udało nam się spotkać w czasie naszych licznych podróży do Uzbekistanu. 

Natomiast jeśli chodzi o współpracę z archeologami, to – znowu przypadkowo – były jakieś takie epizodyczne nasze współprace z profesorem Leszkiem Marksem (geolog – przypis N.G.),  współpracującym z kolei z archeologami z Uniwersytetu Kardynała Stefana Wyszyńskiego. Później zgłosił się do nas profesor Maciej Krajcarz (także geolog – przypis N.G.) z pytaniem, czy nie wykonalibyśmy analiz n-alkanów, ponieważ pracownia geologiczna na Wydziale Geologii Uniwersytetu Warszawskiego, która dotychczas je przeprowadzała, przestała funkcjonować. Podjęliśmy się tego i wydaje mi się, że potem przez profesora Krajcarza dowiedziała się o nas pani doktor Małgorzata Kot. Napisała, zrobiliśmy pierwsze próbki, no i potem jakoś to poszło dalej.

N.G.: Przenosimy się zatem z Azji Centralnej do badań naszych rodzimych obszarów. Współpraca w projekcie dotyczącym jaskiń na Jurze Ojcowskiej rozpoczęła się od badań próbek osadów z jaskini Koziarnia, a dokładniej od analiz n-alkanów. Jak przebiegały te pierwsze analizy?

M.S.M.: Początkowo stosowaliśmy metodę, którą dostaliśmy od profesora Krajcarza, opracowaną chyba przez geologa na Wydziale Geologii Uniwersytetu Warszawskiego, i już wtedy zobaczyliśmy, że coś jest nie tak. Znaczy, nie chodziło o wadliwość samej metody, tylko o nasz sprzęt. Urządzenia o wiele bardziej precyzyjne, zaczęły pokazywać szersze spektrum związków. Od tego momentu zaczęło się tak naprawdę opracowywanie metodyki, którą dostosowaliśmy do konkretnych próbek. Analizy dotyczące lipidów czy innych grup związków organicznych realizowaliśmy już wcześniej, ale to był zupełnie inny kontekst.

N.G.: Czy współpraca z archeologami wzbogaciła stosowaną przez Was metodykę lub podejście do pewnych analiz?

M.S.M.: Dotychczas pracowaliśmy na związkach występujących w dość dużych stężeniach. Nasze badania dotyczyły aktualnego poziomu zanieczyszczeń czy markerów pożarów ognisk, chociaż temat paleośrodowiska również się pojawiał. Natomiast  zaskoczyło nas (jeśli chodzi o warsztat metodyczny) to, że ilość związków, która mogła być wykryta w próbkach archeologicznych, okazała się bardzo mała. Ich stężenia były bardzo niskie, w związku z tym musieliśmy nasz warsztat metodyczny dostosowywać do spodziewanych małych zawartości. To stanowiło taką główną trudność, wyznaczającą kierunek dostosowywania naszych metod. Musieliśmy też poszerzyć wiedzę odnośnie do związków, które należy oznaczać.

N.G. Czy pojawiły się jakieś problemy z interpretacją i dogadaniem się z archeologami odnośnie do tego, co oznaczają wyniki?

M.S.M.: Myślę, że to nie jest „niedogadanie” się z archeologami. Ale raczej trudność polegająca na tym, że osobom nie zajmującym się na co dzień analizą związków chemicznych wydaje się, że taki ślad chemiczny – tak jak w kryminalistyce – jest śladem, który doprowadzi nas do sprawcy. Natomiast świat organizmów żywych zachowuje w dużej mierze jedność związków chemicznych. Wobec tego interpretacja polegająca na rozróżnieniu organizmów na podstawie skanu związków chemicznych nie do końca będzie prawidłowa. Istnieją oczywiście całe dziedziny nauk poświęcone temu problemowi, przykładowo chemotaksonomia, zajmująca się między innymi klasyfikacją roślin na podstawie związków chemicznych, które są charakterystyczne dla określonych grup roślin. Wiele roślin poprzez adaptacje ewolucyjne wypracowało strategie produkowania związków powodujących, że na przykład liście są niesmaczne, gorzkie. To ochrona przed roślinożercami. Istnieje zatem szereg związków charakterystycznych dla określonych grup roślin. Rzadko natomiast jest tak, że jakiś organizm produkuje tylko jeden typ związków, który wyróżnia tylko ten jeden organizm. Bo chociażby kofeina występuje nie tylko w kawie, ale również w liściach herbaty. Istnieją związki, które są do siebie albo bardzo podobne, albo nieznacznie się różnią . One też stanowią jakąś grupę, rodzinę związków chemicznych. To właśnie podstawowe oczekiwanie archeologów, że spektrum związków chemicznych, oznaczane przez nas, będzie jednocześnie takim swoistym DNA tych śladów archeologicznych. A tak nie jest.

N.G.: Czy w toku współpracy pojawiły się jakieś pytania od archeologów, które Panią rozbawiły albo zaskoczyły?

M.S.M.: Niewiele rzeczy mnie już teraz zaskakuje (śmiech). Może to dlatego, że pracuję na co dzień ze studentami, więc pytania są różne. Troszkę się przyzwyczaiłam, ale to nie dotyczy tylko archeologów. Także ekolodzy, którzy często oddają nam do analizy jakiś materiał, spodziewają się więcej niż otrzymują od nas w odpowiedzi.

N.G.: Na czym polega analiza n-alkanów w osadach? Jakie informacje możemy uzyskać, jakich nie?

M.S.M: N-alkany stanowią bardzo dużą grupę związków chemicznych. W analizach paleośrodowiskowych wykorzystuje się współczynniki występowania określonych grup alkanów, na przykład najbardziej standardowy to stosunek krótkołańcuchowych n-alkanów do długołańcuchowych czy krótkołańcuchowych o nieparzystej liczbie węgla do krótkołańcuchowych o parzystej liczbie węgla. To głównie geolodzy tworzyli tego rodzaju współczynniki, charakterystyczne dla określonych grup organizmów – dla bakterii, czy też dla roślin wyższych. W ten sposób podczas analizy materii organicznej próbuje się odtworzyć źródło tej materii lub określić organizmy, które brały udział w jej dekompozycji – jeżeli uległa rozkładowi i zachowały się tego ślady. Mamy zatem chemiczny ślad w postaci n-alkanów. Na jego podstawie możemy sporo powiedzieć na temat źródła tych n-alkanów, jeśli chodzi o grupę organizmów, ale bardzo ogólnie. Wiemy, że bakterie istotnie się różnią pod względem składu n-alkanów w stosunku do świata roślin. Również rośliny się różnią od siebie, choćby rośliny wodne od roślin lądowych. Tak że to są takie bardzo fajne współczynniki.

N.G.: Serdecznie dziękuję za rozmowę.

M.S.M.: Dziękuję.

Czym są n-alkany? 

To grupa związków organicznych zbudowanych z węgla oraz wodoru (są to zatem węglowodory), których wzór sumaryczny ma postać: CnH2n+2. Litera n oznacza, że to związki o prostych łańcuchach, bez rozgałęzień. Z punktu widzenia archeologii istotna jest ich nierozpuszczalność w wodzie i wysoka stabilność. N-alkany mają dużą szansę zachować się w osadach w niezmienionej (lub zmienionej w niewielkim stopniu) formie przez tysiąclecia. Wykorzystywane są – chociaż zawsze w połączeniu z innymi metodami – do rekonstrukcji środowiska z przeszłości. W naszym projekcie n-alkany posłużyły do określenia typu wegetacji wokół jaskini Koziarnia w warstwach datowanych na środkowy i górny paleolit.

 

Odpowiadała

Profesor Małgorzata Suska-Malawska 

Kierownik Laboratorium Biogeochemii i Ochrony Środowiska w Centrum Nauk Biologiczno-Chemicznych Uniwersytetu Warszawskiego oraz Zakładu Ekologii i Ochrony Środowiska na Wydziale Biologii Uniwersytetu Warszawskiego. Specjalizuje się w badaniach dotyczących biogeochemii i ekologii ekosystemów, geochemicznych i ekologicznych skutków pożarów torfowisk, toksykologii środowiska oraz pozostałości lipidowych w glebach, osadach oraz próbkach archeologicznych. 

Pytała:

Natalia Gryczewska 

Doktorantka Międzydziedzinowej Szkoły Doktorskiej. Od 2020 roku realizuje projekt dotyczący chemicznych śladów aktywności ludzkiej w osadach jaskiniowych pod okiem profesor Małgorzaty Suskiej-Malawskiej oraz profesora Karola Szymczaka. 

Redakcja: A.C.

Korekta językowa: A.J.