Paleogenetic and taphonomic analysis of human bones from Moa, Beirada, and Zé Espinho Sambaquis, Rio de Janeiro, Brazil

The present paper discusses mtDNA and taphonomy of human remains from Moa, Beirada, and Zé Espinho sambaquis of Saquarema, state of Rio de Janeiro, Brazil. New human bone dating by 14C-AMS for Moa archeological site (3810+50 BP - GX-31826-AMS) is included. Preservation of microscopic lamellae and DNA is not related to the macroscopic integrity of the bones. Results here suggest that the preservation of amplifiable DNA fragments may have relation to the preservation of the lamellar arrangement as indicated by optical microscopic examination (polarized light). In 13 human bone fragments from Moa, Beirada, and Zé Espinho it was possible to sequence mtDNA from the 3 individuals of Moa, and from 1 of 4 individuals of Beirada, whose bones also show extensive areas with preserved lamellar structures. The 6 human bone fragments of Zé Espinho and 3 of the 4 fragments of Beirada showed extensive destruction of cortical microstructure represented by cavities, intrusive minerals, and agglomerated microscopic bodies of fungi and bacteria; it was not possible to extract mtDNA from these samples. The results support the hypothesis that the preservation of the microscopic osteon organization is a good predictor for DNA preservation. It was also confirmed the C haplogroup antiquity in Brazil.

Paleogenetic and taphonomic analysis of human bones from Moa, Beirada, and Zé Espinho Sambaquis, Rio de Janeiro, Brazil.

The present paper discusses mtDNA and taphonomy of human remains from Moa, Beirada, and Zé Espinho sambaquis of Saquarema, state of Rio de Janeiro, Brazil. New human bone dating by 14C-AMS for Moa archeological site (3810+50 BP - GX-31826-AMS) is included. Preservation of microscopic lamellae and DNA is not related to the macroscopic integrity of the bones. Results here suggest that the preservation of amplifiable DNA fragments may have relation to the preservation of the lamellar arrangement as indicated by optical microscopic examination (polarized light). In 13 human bone fragments from Moa, Beirada, and Zé Espinho it was possible to sequence mtDNA from the 3 individuals of Moa, and from 1 of 4 individuals of Beirada, whose bones also show extensive areas with preserved lamellar structures. The 6 human bone fragments of Zé Espinho and 3 of the 4 fragments of Beirada showed extensive destruction of cortical microstructure represented by cavities, intrusive minerals, and agglomerated microscopic bodies of fungi and bacteria; it was not possible to extract mtDNA from these samples. The results support the hypothesis that the preservation of the microscopic osteon organization is a good predictor for DNA preservation. It was also confirmed the C haplogroup antiquity in Brazil.

A arquitetura óssea e o contexto biocultural: estudo de caso em restos esqueléticos / Bone architecture and biocultural context: case study of skeletal remains

Os autores relacionaram a arquitetura trabecular do calcâneo e da epífise distal do rádio à atividade física e ao estado nutricional, em dois conjuntos de remanescentes esqueléticos: a série recuperada no Sambaqui do Forte Marechal Luz (SC) com antiguidade estimada em 800 anos antes do presente (AP) e a série Guajajara (MA) com antiguidade estimada em 200 AP. Tais séries representam estilos de vida, estratégias de subsistência e inserções ambientais distintas. O trabalho fundamentou-se no fato de que a plasticidade do osso trabecular permite que a sua morfologia se adapte às solicitações do cotidiano dos indivíduos. A aplicação da Transformada Rápida de Fourier em imagens radiográficas do calcâneo e rádio gerou espectros de freqüência para quantificação trabecular. A análise comparativa da morfologia óssea mostrou que na série do Sambaqui do Forte, as atividades, para o membro superior eram desigualmente distribuídas entre os sexos. Já no grupo Tenetehara, as diferenças observadas sugerem uma maior demanda mecânico-muscular para os membros inferiores dos sexo feminino.

The use of SEM/EDS analysis to distinguish dental and osseus tissue from other materials.

With increasing frequency, relatively small, fragmentary evidence thought to be osseous or dental tissue of human origin is submitted to the forensic laboratory for DNA analysis with the request for positive identification. Prior to performing DNA analysis, however, it is prudent to first perform a presumptive test or "screen" to determine whether the questioned material may be eliminated from further consideration. When material is shown not to be consistent with bone/teeth, DNA testing is not performed. When such determinations cannot be made from gross morphological features, elemental analysis can be indicative. This presumptive test is made possible by applying scanning electron microscopy/energy dispersive X-ray spectroscopy (SEM/EDS) in conjunction with an X-ray spectral database recently developed by the FBI laboratory. This database includes spectra for many different materials including known examples of bone and tooth from many different contexts and representing the full range of taphonomic conditions. Results of SEM/EDS analysis of evidence can be compared to these standards to determine if they are consistent with bone and/or tooth and, if not, then what the material might represent. Analysis suggests that although the proportions and amounts of calcium and phosphorus are particularly important in differentiating bone and tooth from other materials, other minor differences in spectral profile can also provide significant discrimination. Analysis enables bone and tooth to be successfully distinguished from other materials in most cases. Exceptions appear to be ivory, mineral apatite, and perhaps some types of corals.

Método simplificado para obtenção de secções finas de osso mineralizado

O presente trabalho propõe uma técnica simples para o processamento de secções finas de tecido ósseo mineralizado combaixo custo. Dez eqüinos foram analisados. De cada animal o terceiro metacarpo foi extraído e seccionado na diálise. Cadafragmento obtido foi processado por abrasão mecânica utilizando-se uma seqüência de lixas até a obtenção da espessuradesejada. Os resultados obtidos criam uma nova perspectiva quanto a aplicabilidade de tal técnica em microrradiografias eanálises histomorfométricas de tecidos biomineralizados.

Avaliação espectral da qualidade óssea em vértebras lombares humanas / Spectral evaluation of the human lumbar vertebrae bone quality

O objetivo do trabalho foi desenvolver uma nova metodologia para analisar a aorganização do osso trabecular dos corpos de vértebras lombares, por meio de avaliação espectral. Esta técnica denominada Transformada Rápida de Fourier (FFT) foi aplicada em imagens digitalizadas de radiografias de secções sagitais dos corpos vertebrais (L1 a L5), em quatro quadrantes. Os resultados revelaram que há um padrão arquitetônico básico onde predominam as trabéculas horizontais e verticais. No entanto, a disposição espacial dos sistema trabecular variou entre os quadrantes de uma mesma vértebra e entre as diferentes vértebras. Por outro lado, os quadrantes visualmente mais porosos, revelaram uma distribuição desorganizada, com predomínio de trabéculas oblíquas. É possível que as diferenças no sistema trabecular devam-se à orientação espacial da distribuição do estresse mecânico aplicado na lordose lombar e que as modificações no osso poroso signifiquem uma reorganização do osso esponjoso, garantindo a resistência mecâmica. Assim, a análise espectral pode ser empregada na avaliação daqualidade óssea em indivíduos portadores de osteoporose, complementando as análises densitométricas.

Osteoporose: um novo olhar: processamento digital de imagens radiográficas / Osteoporosis: a new approach: digital processing of radiological images

Resumo: Os autores utilizaram uma metodologia, fundamentada em processamento digital de imagens radiográficas (transformada rápida de Fourier), que investiga a arquitetura do osso esponjoso na epífise distal do rádio e no calcâneo. A aplicaçäo desta metodologia evidencia a existência de padröes na organizaçäo espacial das trabéculas do osso esponjoso. Estudos a respeito da osteoporose têm-se concentrado na determinaçäo da densidade óssea e na sua utilizaçäo como indicador do risco de fraturas. No entanto, a qualidade física do osso depende näo apenas da sua densidade, mas do arranjo estrutural de seus componentes. Submeteram-se as imagens radiográficas do rádio e do calcâneo de 15 indivíduos, normais e portadores do osteoporose, a processamento digital (análise espectral). Na imagem radiográfica do osso normal, as trabéculas puderam ser indiviualizadas (linhas de estrsse). Contudo, na osteoporose, evidenciou-se padräo trabecular difuso (''favo-de-mel''). Esta dispersäo dos componentes de frequência do espectro mostra que as trabéculas do osso esponjoso porótico säo organizadoras, seguindo um processo de remodelagem do sistema, o que poderia responder pela manutençäo de suas propriedades físicas