来自TamHamMarklot洞穴的一头坡鹿（eldsdeer，Rucervuseldii）的化石齿。今天在东南亚，尤其是老挝仍然能发现这种鹿。可以在中央牙齿的圆锥上看到用于锌同位素分析的采样区域，即一个长的垂直凹槽。图片来源：NicolasBourgon
缺乏可靠和明确的示踪剂阻碍了对化石记录的古生物学研究。来自马克斯·普朗克（MPI）进化人类学、化学和约翰内斯·古腾堡大学（JGU）的科学家们现在已经测试了一种新方法，即对哺乳动物化石牙齿珐琅质中的锌同位素进行同位素分析，发现它非常适合扩展我们对化石人类和其他更新世哺乳动物饮食的知识。
关于人类祖先吃什么的信息主要基于骨骼和牙本质中结构胶原蛋白的碳和氮同位素分析。氮同位素分析尤其有助于科学家确定动物是植食性还是肉食性。由于胶原蛋白通常不像蛋白质一样容易保存，因此该方法不能用于检查年龄超过10万年的脊椎动物化石。在非洲和亚洲等干旱或潮湿的热带地区，通常将这一时间范围缩短到几千年。非洲和亚洲被认为是人类进化的关键地区，科学家因此特别感兴趣。现在，诸如锌同位素分析之类的新方法开始开辟新的研究前景。
锌同位素可作为食用食物类型的指标
研究人员分析了最近在老挝的一个洞穴中发现的化石哺乳动物的牙釉质中两种不同的锌同位素的比率。这些化石可以追溯到更新世晚期，更确切地说是在到年前。年，科学家在老挝东北部的TamHayMarklot洞穴中发现了各种哺乳动物的化石，包括水牛、犀牛、野猪、鹿、熊、猩猩和豹子。JGU地球科学研究所教授，研究负责人托马斯·特肯（ThomasTütken）说：“该洞穴位于热带地区，那里通常无法很好地保存胶原蛋白等有机材料。这使它成为测试我们是否可以利用锌同位素确定食草动物和食肉动物之间差异的理想场所。”
对锌同位素进行化石的首次研究表明可以保留食物特征
锌可与食物一起摄入，并作为必需的微量元素存储在牙釉质的矿物相生物磷灰石中。因此，与胶原结合的氮相比，锌有机会保留更长的时间。相关比例是从锌66与锌64的比例得出的：“根据该比例，我们可以分辨出哪些动物是食草动物、食肉动物或杂食动物。这意味着在我们分析的化石中，我们可以识别并清楚地区分食肉动物和食草动物，而杂食动物则介于两者之间。”特肯研究小组的博士生，研究的第一作者尼古拉斯·布尔贡（NicolasBourgon）说：“食肉动物，如老虎，所含的锌64比例高于植食性动物。”
为了排除样品上层来源的改变，化石还由MPI化学研究所的克劳斯·彼得·乔乔姆（KlausPeterJochum）小组进行了研究。使用激光烧蚀ICP质谱将锌和化石牙齿珐琅质中其他微量元素的浓度和分布与现代动物的浓度和分布进行比较时，没有发现变化。
位于老挝东北部的TamHamMarklot洞穴的悬崖侧洞穴入口，可一览周围的亚热带环境。图片：QuentinBoesch
时间范围扩展到超过10万年的化石
现在，锌同位素方法首次成功地应用于化石。这组作者总结说：“TamHayMarklot洞穴的化石珐琅质中的锌同位素比率表明，即使在热带条件下，珐琅质也具有极好的长期保存潜力。”锌同位素因此可以作为研究化石人类和其他哺乳动物饮食的新工具。这将为研究十万年前的史前和地质时期打开一扇门。将来，下一个目标是将这种方法应用于重构人类的饮食行为。研究人员还希望通过将他们的新方法应用于几百万年前已经灭绝的哺乳动物和恐龙的化石中，看看他们能走多远。