Eine Möglichkeit, die Domestikation von Nutzpflanzen zu verfolgen, besteht darin, die Samenschale zu untersuchen. Je domestizierter die Pflanzen werden, desto dünner wird die Samenschale. Das Messen der Samenschale kann ein Problem sein. Eine Möglichkeit wäre, Schnitte zu schneiden und zu messen, aber was wäre, wenn Sie eine zerstörungsfreie Methode zum Messen der Samenschale benötigen?
Enter Diamantlicht. Diamond Light ist ein Synchotron. Es wirbelt Elektronen in Magnetfeldern schnell herum und regt sie dabei an, damit sie Photonen freisetzen können. Die Art des Lichts variiert zwischen Infrarot- und Röntgenstrahlen, mit unterschiedlichen Strahllinien für verschiedene Lichter verwendet. Durch die Verwendung der hochauflösenden Röntgen-Computertomographie (HRXCT)-Technik an Diamonds I13-2-Beamline konnten die Forscher zum ersten Mal die Schichtdicke über den gesamten Samen messen. Die Ergebnisse sind in einem neuen Open-Access-Papier: Ausdünnung der Samenschale während der Domestizierung von Pferdegramm (Macrotyloma uniflorum), dokumentiert durch Synchrotron-Tomographie archäologischer Samen
„Die Dicke der Samenschale ist ein guter Indikator für die Domestikation, da dünnere Schichten eine schnellere Keimung eines Samens bedeuten, wenn er gewässert wird“, erklärt Dorian Fuller, Co-Autor der Veröffentlichung. „Aber herkömmliche Methoden zur Betrachtung der Samenschale erfordern das Aufbrechen und Zerstören archäologischer Exemplare.“
„Die Dicke der Samenschale zu sehen, ohne die Probe zu zerbrechen, ist mit anderen Methoden möglich, aber man kann nur einen Fleck auf dem Samen sehen“, fügt Charlene Murphy, Co-Autorin der Veröffentlichung, hinzu. „Die Beamline bei Diamond hat es uns ermöglicht, den gesamten Samen zu betrachten, und hat beträchtliche Unterschiede in der Dicke der Samenschale der einzelnen Exemplare gezeigt.“
Pferdegramm, Macrotyloma uniflorum is keine allgemein bekannte Bohne im Westen, Aber das könnte sich mit dem richtigen Marketing ändern. Es wird heute noch häufig in Indien gegessen, ist aber in den archäologischen Aufzeichnungen nicht gut untersucht. Es scheint eine frühe domestizierte Kultur gewesen zu sein, zusammen mit anderen von Fuller untersuchten Bohnen (freier Zugang).
Dies ist das erste Mal, dass HRXCT auf ganze archäologische Samen angewendet wurde. Was Fuller und Murphy herausfanden, war, dass selbst bei einem einzelnen Samen die Dicke über die Bohne hinweg variierte. Sie geben an, dass dies „auf unterschiedliche Schrumpfung während des Verkohlens an verschiedenen Teilen desselben Samens und Schäden nach dem Verkohlen zurückzuführen sein kann, die zu einer offensichtlichen Ausdünnung führen“. Aufgrund dieser Variation argumentieren sie, dass eine große Probe für eine genaue Messung erforderlich ist, was eine zerstörungsfreie Messmethode noch wertvoller macht.
Von den zwölf analysierten Proben konnten die Samen in zwei verschiedene Gruppen eingeteilt werden, dickere (Wildtyp) Samenschalen mit durchschnittlichen Dicken über 17 Mikrometer und dünnere (mehr domestizierte) Samenschalen zwischen 10 und 15 Mikrometer. Die Ergebnisse zeigten, dass die Domestizierung von Horsegram während des zweiten Jahrtausends v. Chr. Stattfand, wobei die Dicke der Samenschalen in den frühen Jahrhunderten n. Chr. Festgelegt war. Die Ergebnisse zeigen auch das Potenzial von HRXCT zur Untersuchung einer Vielzahl von domestizierten Körnern und Hülsenfrüchten wie Erbsen.
Christoph Rau, leitender Beamline-Wissenschaftler auf I13, wo die Arbeiten durchgeführt wurden, sagt: „Die Beamline ist ein einzigartiges Werkzeug und an einer Vielzahl von Anwendungen beteiligt, von der hochauflösenden Bildgebung biologischer Gewebe bis hin zur paläontologischen Forschung. In diesem Fall hat die Beamline es dem Team ermöglicht, 3D-Bilder der Samen mit einer unglaublichen Auflösung im Mikrometerbereich zu erstellen, ohne ihre wertvollen Proben zu beschädigen.“
„Wir arbeiten weiterhin mit Diamond zusammen, um andere interessante archäologische Samen zu untersuchen und wie sie domestiziert wurden“, schließt Fuller. „Erbsen sind ein großartiges Beispiel dafür – wilde Erbsen werden auf natürliche Weise aus ihren Hülsen geschleudert, aber domestizierte Erbsen verlassen die Hülse nur, wenn der Züchter sie entfernt – eine ziemlich symbiotische Beziehung.“
Quellenmaterial „Synchrotronlicht, das ab 2000 v. Chr. verwendet wurde, um die Domestikation von Samen durch den Menschen zu zeigen“ – Eurekalert
