Dove il DNA antico tace: studio della 'life history' individuale nelle popolazioni umane del passato tramite analisi istologica e biogeochimica ad alta risoluzione di tessuti dentali mineralizzati da contesti archeologici e paleontologici umani

Questa tesi mira a presentare una panoramica, anche sperimentale con dati editi ed inediti, della ricostruzione delle life histories umane mediante metodi istologici e biogeochimici applicati allo smalto dentale delle dentizioni decidue. La tesi si concentra sulle metodologie biogeochimiche ad alta risoluzione spaziale che consentono di ottenere livelli temporali di dettaglio senza precedenti (da stagionali fino a sub-settimanali), quando combinate con l'analisi istomorfometrica dei tessuti dentali mineralizzati. La presente ricerca si concentra sulla creazione di modelli consistenti di variazione delle concentrazioni di elementi in traccia (con particolare riferimento a stronzio e bario) lungo la giunzione smalto dentinale, ottenuti tramite LA-ICPMS (Laser Ablation Inductively Coupled Mass Spectrometry), in funzione dei cambiamenti nella dieta (allattamento, svezzamento) nel primo anno di età di individui a storia nutrizionale nota (utilizzando denti decidui naturalmente esfoliati). In una prospettiva bioarcheologica, i risultati delle indagini sulla dieta altamente risolte nel tempo e interpretate con modelli come quelli proposti si correlano direttamente alle life histories individuali e consentono una analisi più sfumata e completa del comportamento umano nel passato, fornendo informazioni essenziali per la comprensione degli adattamenti bioculturali e aprendo finestre conoscitive su aspetti quali il rapporto madre-progenie, la gravidanza, l’allattamento, lo stress infantile, la dieta sia della progenie che della madre, la mobilità ad alta risoluzione e molti altri aspetti della vita delle popolazioni del passato che lo studio del DNA antico e della morfologia scheletrica non possono fornire. Dove il DNA antico tace, lo studio avanzato delle life histories parla.

Dynamics of terricolous alpine lichen communities of the Alps and Mediterranean Mountains in a climate change perspective

This thesis focuses on the impact of climate change in alpine ecosystems stressing the response of high elevation terricolous lichen communities. In fact, despite the strong sensitivity of cryptogams to changes in climatic factors, information is still scanty.We collected records in 154 plots placed in the summit area of the Majella Massif. In Following a multitaxon approach, Chapter 1 includes cryptogams and vascular plants. We analysed patterns in species richness, beta diversity and functional composition. In Chapter 2, we analysed the relationships between climatic variables and phylogenetic diversity and structure indices. Chapter 3 provides a long-term response relative to the consequences of climate change on a representative terricolous lichen genus across the Alps. Chapter 4 explores the relationships between the species richness and the functional composition of lichen growing on two types of substrates (carbonatic and siliceous soils) along different elevation gradients in the Eastern Alps. Climate change could affect cryptogams and lichens much more than vascular plants in Mediterranean mountains. Contrasting species-climate and traits-climate relationships were found between lichens and bryophytes, suggesting that each group may be sensitive to different components of climate change. Ongoing climate change may also lead to a loss of genetic diversity at high elevation ranges in the Mediterranean mountains, pauperising the life history richness of lichens. Alpine results forecasted that moderate range loss dynamics will occur at low elevation and in peripheral areas of the alpine chain. Results also support the view that range dynamics could be associated with functional traits mainly related to water-use strategies, dispersal, and establishment ability. We also highlighted the importance of substrates as a main driver of both species’ richness and functional traits composition. A “trade-off” also occurs between stress tolerance and the competitive response of communities of terricolous lichens that grow above siliceous and carbonatic soils.

High temporal resolution insights into early life histories: integrating histomorphometric, trace element and isotopic analyses of dental hard tissues in archaeological populations from Italy

Teeth, with their high mineralisation, incremental growth, and lack of remodelling, serve as biological archives that document an individual's development. This project aims to utilise the potential of teeth in bioarchaeological studies to achieve three primary objectives: 1) to investigate the application of histological and histochemical methods in reconstructing developmental bio-chronologies and early life histories; 2) to refine the temporal precision of isotopic analysis of dentine collagen by developing a novel protocol that integrates micro-sampling techniques with high-resolution histomorphometrics; and 3) to synthesise data from enamel and dentine for a comprehensive understanding of early life development and dietary transitions. This study adopts an integrated multidisciplinary bioarchaeological approach, conducting histomorphometric analysis on enamel and dentine across deciduous and permanent dentitions. It applies high-temporal resolution trace element analysis to enamel using LA-ICPMS and δ13C and δ15N isotope analyses through sequential micro-sampling to dentine of permanent teeth. Samples were selected from diverse archaeological contexts across the Italian peninsula, covering the Upper Palaeolithic, Copper Age, and Early Medieval periods, providing insight into diachronic variations in infant development and life history. Findings highlight the efficacy of histological and histochemical techniques in accurately determining growth rates, physiological stress, dietary shifts (particularly timing of weaning), and age at death in infant remains. The consistency and comparison between enamel and dentine underscores the enhanced insight obtained from integrating information from both tissues. Importantly, the newly proposed protocol significantly improves the temporal accuracy of dentine collagen analysis, facilitating precise chronological placement of the results over broad developmental associations. This study reaffirms the significance of teeth as valuable bioarchaeological instruments. By introducing and testing multidisciplinary methods, it provides deeper insights into early life history and cultural practices across diverse chronological contexts, highlighting the importance of advanced methodologies in extracting detailed, accurate, and nuanced information from past populations.

Identificazione di possibili unita' di stock di Anguilla anguilla mediante analisi microchimica e morfometrica degli otoliti

L’anguilla europea, è una specie eurialina catadroma con un complesso ciclo biologico: l’area di riproduzione, unica, si trova molto distante da quella di distribuzione. La specie necessita di una gestione dello stock a fini conservazionistici. Il problema è europeo: lo stock è unico, distribuito in Europa e nell’Africa settentrionale, si riproduce in Atlantico ed è panmittico. C’è preoccupazione per il declino del reclutamento e delle catture di adulti. Lo scopo del progetto è di individuare possibili unità di stock nella penisola italiana. La ricerca è basata sullo studio degli otoliti mediante analisi morfometrica e microchimica. I contorni degli otoliti sono sottoposti ad analisi ellittica di Fourier per individuare eventuali gruppi. Gli otoliti sono stati levigati per effettuare: letture d’età, indagini microstrutturali al SEM delle fasi larvali, analisi microchimiche LA-ICP-MS del nucleo, studiarne l’origine e valutare l’ambiente di sviluppo. Le indagini morfometriche mostrano evidenti pattern ontogenetici, ma non legati ocorrelati alla località, sesso o anno di nascita. Le indagini microstrutturali hanno evidenziano l’alto contenuto organico nucleare, un pattern comune di crescita ed eventi chiave delle fasi larvali, con una media di 212 anelli giornalieri. La microchimica rivela che le larve si sviluppano in acque salate fino alla metamorfosi, poi migrano verso acque meno salate. Le analisi su campioni nati nello stesso anno, evidenziano due gruppi: individui di rimonta naturale e individui di ripopolamento. I profili nucleo bordo evidenziano la permanenza a salinità intermedie degli adulti. L’attività di ricerca si è dimostrata proficua dal punto di vista tecnico con la messa a punto di protocolli innovativi e con forti ricadute sulla riduzione dei tempi e costi d’analisi. Il debole segnale di possibili unità di stock andrà verificato in futuro mediante analisi più dettagliate discriminando meglio la storia di ogni singolo individuo.