Ultrafiltración, carbono-14 y Neandertales

Con la ultrafiltración hemos topado

En los últimos años, han aparecido toda una serie de trabajos sobre la cronología del final del Paleolítico medio y la desaparición de las poblaciones neandertales. Mencionaré, sólo como ejemplos, los artículos de R. Pinhasi et al., PNAS, 2011 y R. E. Wood et al., PNAS, 2013.

De esos trabajos y otros similares, estoy de acuerdo con algunos, y en desacuerdo con otros... pero no es eso lo que quiero tratar en esta nota.

El caso es que, leyendo notas de prensa y artículos divulgativos sobre este tema, me he encontrado que hay una notable confusión sobre qué es y para qué sirve algo llamado "ultrafiltración": Se dice que es un método nuevo de datación, que revoluciona la cronología del paleolítico, etc.

Creo que parte de la culpa de la confusión puede venir de los propios investigadores, quienes para resaltar su trabajo, a veces exageran o "adornan" las nuevas técnicas, o variaciones aplicadas a métodos que, por otra parte, siempre han estado en constante evolución.

Por otro lado, el trabajo periodístico requiere inmediatez, y a veces los articulistas no se informan bien, o no entienden por completo lo que se les ha explicado, y simplemente transcriben lo que han creído entender.

Con ánimo constructivo, voy a tratar de explicar de forma sencilla de qué hablamos cuando se usa ese término, "ultrafiltración" y a qué hace referencia.

¿Qué es la ultrafiltración?

Para responder a esto, expliquemos primero en corto que es la datación por carbono-14.

La datación por carbono-14 mide la cantidad de ese isótopo radioactivo que queda en una muestra, en relación a la cantidad del isótopo estable carbono-12. Con esa medición, y cómo sabemos cual es la tasa de desintegración del carbono-14 (por así decirlo, la velocidad a la que va desapareciendo), se puede conocer la edad de la muestra.

Y gracias a eso podemos datar muchos tipos de materiales (básicamente, de origen orgánico). Y junto con otros sistemas de datación, establecer cronologías absolutas del pasado prehistórico.

Entonces, ¿que es la ultrafiltración? En realidad, se trata de un simple, pero importante paso que se puede aplicar en una fase muy concreta de la preparación de las muestras, antes de ser datadas por carbono-14.

Si nos ceñimos a las muestras de hueso, sería un paso que se da después de: los pre-tratamientos físicos, la limpieza en recirculación con disolventes orgánicos, y los baños ácido-base-ácido.

En ese punto, y siguiendo la explicación de F. Javier Santos (CNA) ofrecida en el seminario "Nuevas aplicaciones del radiocarbono en el ámbito de las humanidades", se pueden hacer dos cosas:

- Sin ultrafiltración:

• El colágeno de la gelatina se disuelve en HCl a pH=3, 80ºC.
• Se centrifuga y desecha el sólido.
• Se evapora para cristalizar el colágeno.

- Con ultrafiltración:

• El colágeno de la gelatina se disuelve en HCl a pH=3, 80ºC.
• Se filtra el colágeno.
• Se ultrafiltra el colágeno: eliminación de cadenas cortas. Es decir se pasa por un filtro de mallas especiales.

Como nota técnica, un aspecto muy importante es la limpieza exhaustiva de los filtros, porque si no quedan limpios incluso la mínima partícula puede introducir errores en dataciones posteriores. 

Y eso es, básicamente, la ultrafiltración. Después de estos pasos vendría la grafitización, prensado de la muestra y finalmente la medición por AMS propiamente dicha.

¿Para qué sirve la ultrafiltración?

En términos puramente técnicos, la ultrafiltración sirve para reducir la posibilidad de contaminación. Esa contaminación, de darse, podría resultar en una menor precisión de la datación, y un rejuvenecimiento de la fecha obtenida.

Hay que resaltar que eso no significa que todas las fechas sin ultrafiltración estén contaminadas (o muy contaminadas)  y sean incorrectas, sólo que es "algo más probable" que tengan "algo de contaminación".

Para etapas recientes de la prehistoria, y para fechas históricas, la contaminación es menos probable, y además -en huesos- la muestra tendrá, por lo general, bastante colágeno. Y en ese colágeno habrá mayor proporción de carbono radioactivo. Esto significa que es menos probable que la datación sea incorrecta por no haber sido ultrafiltrada, y que las fechas con y sin ultrafiltración tenderán a ser muy similares o casi idénticas.

Ahora bien, cuanto más nos alejamos en el tiempo, más posibilidad de contaminación, y más posibilidad de que la muestra tenga poco colágeno, que además tendrá proporciones decrecientes de 14C. Dicho de otro modo: La ultrafiltración va ganando en importancia y se hace cada vez más necesaria.

Esto es crítico cuando nos acercamos al límite natural de la datación por carbono-14, que se establece en unos 55.000 o 60.000 años en términos prácticos (cuando ya queda tan poco 14C en las muestras, por su tasa de desintegración, que no es posible datar cosas más antiguas).

Para fechas en ese entorno temporal, y en general a partir de los 40.000 años, es importante hacer la ultrafiltración, y prácticamente se ha convertido en la formula estándar.

Y para terminar ¿Cómo afecta esto a la cronología del final del Paleolítico medio (PM) y la desaparición de los Neandertales? 

En general, lo que se vamos a ver es un envejecimiento progresivo de las dataciones, que  llevará esos procesos históricos hacia atrás en el tiempo, por unos cuantos miles de años -cuantos, aún es pronto para decirlo. Este proceso ya empieza a verse, y está presente en los trabajos que mencionábamos al inicio de este post.

Un problema que existe hoy en día, sin embargo, es que el foco está muy centrado en los últimos Neandertales, y en sus dataciones. Y no se ha hecho aún un esfuerzo similar para datar y re-datar las primeras ocupaciones de Humanos Anatómicamente Modernos en Europa, con las mismas técnicas. Aunque se usa la ultrafiltración en nuevos contextos, no se revisan significativamente los sitios importantes de primer Paleolítico superior inicial (PSI). Desde luego, no tanto como los últimos del PM. Por este motivo, es posible que se esté dando un "decalaje artificial" entre el final del PM y el PSI según la cronología actual de 14C.

Notas finales

Comentar por último que la ultrafiltración no es algo que hagan unos pocos científicos visionarios o privilegiados, si no que ya es un estándar que se está implantando en la mayor parte de los laboratorios que datan por carbono-14. Esto incluye a laboratorios de investigación como el CNA y también a servicios comerciales como Beta Analytic.

Referencias citadas

Pinhasi, R.,  Higham, T. F. G., Golovanova, L. V.,  Doronichev, V. B. (2011):  Revised age of late Neanderthal occupation and the end of the Middle Paleolithic in the northern Caucasus. PNAS, 108, 21, pp. 8611-8616.

Wood, R. E. Barroso-Ruíz, C., Caparrós, M., Jordá Pardo, J. F., Galván Santos, B, Higham, T. F. G. (2013): Radiocarbon dating casts doubt on the late chronology of the Middle to Upper Palaeolithic transition in southern Iberia. PNAS 110, 8, pp. 2781-2786.

Grabado no figurativo hecho por Neandertales en Gorham's Cave

La cueva de la roca

Gorham's Cave es un importante yacimiento de Paleolítico medio situado en la costa del sur de la Península Ibérica, en concreto en Gibraltar. En esa cavidad habitaron algunos los últimos neandertales de Europa.

Pero bastante antes de su definitiva desaparición, en un momento anterior a 39.000 años cal. BP, esos habitantes de Gorham's Cave grabaron, al fondo de su cueva, un diseño geométrico: un dibujo cuidadosamente elaborado de líneas paralelas, que se cruzan con otras perpendiculares. Eso es lo que encontraron, en las excavaciones de 2012, los investigadores que trabajan allí. Y es lo que se acaba de publicar en un importante artículo de la revista PNAS.

El grabado neandertal de Gorham's Cave. Figura 2 en Rodriguez-Vidal et al. 2014.

Vamos a hablar del trabajo en si...

El reciente estudio se titula "A rock engraving made by Neanderthals in Gibraltar", y es obra de Joaquín Rodríguez-Vidal y colegas, entre los que destacaré a Francesco d'Errico (investigador muy vinculado a la transición PM-PS, el Chatelperroniense y  la industria ósea neandertal) y Clive Finlayson, por ser uno de los "clásicos", estudioso de los Neandertales del sur de Europa. Por supuesto, sin demérito de todos los demás firmantes del artículo. Al contrario, el trabajo se caracteriza por su interdisciplinariedad y se configura en un importante esfuerzo colectivo, desde muy diversas escuelas y técnicas.

El paper presenta el estudio de un grabado realizado por los Neandertales de Gorham's Cave, como decíamos al principio. Se trata de líneas paralelas cruzadas por otras casi perpendiculares, de apariencia profunda, precisas y bien organizadas en su distribución geométrica.

A partir de este punto, voy a organizar el comentario del artículo en base a tres preguntas: ¿Cómo se aseguran de que es realmente un grabado intencional y abstracto, y no otra cosa? ¿Cómo se aseguran de que fue realizado por los Neandertales? y ¿Qué importancia global tiene para los autores?

¿Cómo se aseguran de que es realmente un grabado intencional y abstracto, y no otra cosa? 

Para entender el detalle de cómo fue realizado el diseño, y descartar que pueda tratarse de otro tipo de marcas, se hizo un análisis exhaustivo de los surcos y de los estigmas dejados por las herramientas con las que se hizo el grabado. Y se comparó con diversos referentes experimentales y tafonómicos.

Los primeros párrafos y gráficos dejan claro que las marcas o surcos del grabado no son de origen natural, ya que ni se aproximan en forma, dimensiones o aspecto general a las grietas, ni a otras formas y alteraciones naturales de la roca.

A continuación hay toda una serie de estudios químico-geológicos, de observación microscópica, de análisis estadístico de profundidades, de morfología de las marcas, etc. Esos análisis permiten a los autores concluir sin muchas dudas que los surcos se grabaron con un instrumento lítico, de piedra tallada, con una punta robusta preparada para ello.

También se pudo determinar que las líneas se formaron tras repasar una y otra vez (probablemente más de 50 veces en los casos de los surcos mayores) cada parte del grabado. Y que se realizaron con movimientos repetitivos pero unidireccionales: Es decir, no con gestos de ida y vuelta, sino que cada trazo terminaba, se levantaba el útil grabador, se volvía al inicio de la línea y se repasaba de nuevo.

Esta forma de realizarse descarta que se pueda tratar de surcos formados durante alguna tarea de producción o gestión de recursos o herramientas. Por ejemplo, que fueran marcas dejadas al cortar sobre la roca pieles u otros materiales. La cuidadosa y metódica forma de elaboración, junto con la ausencia de marcas de cualquier proceso productivo, probaría que estamos ante una forma decorativa, o simbólica en los términos más generales (sobre su función o capacidad representativa solo podemos especular).

¿Cómo se aseguran de que fue realizado por los Neandertales?

Los investigadores que han trabajado con el grabado pueden asegurar, sin dudas razonables, que es algo creado por los habitantes neandertales de Gorham's Cave. Esto se sabe gracias a reunir la evidencia de la estratigrafía, la sedimentología, el estudio de los materiales antrópicos (en particular la industria lítica), y el contexto arqueológico general.

Por explicarlo de forma resumida: el grabado estaba sellado completamente por unos 40 cm de sedimentos intactos, que no habían sido removidos o re-depositados. Esos sedimentos corresponden  a un nivel (IV) que contiene única y exclusivamente una industria típica muy característica de los Neandertales europeos en general, y del Sur de la Península en particular: Un musteriense con talla Levallois y discoide, facetado de talones, y retocados como raederas, muescas y denticulados. Con una total ausencia de cualquier material de tipo Paleolítico superior. Ese nivel IV se depositó a lo largo de un prolongado espacio de tiempo, y tiene una horquilla temporal amplia, siendo sus dataciones más antiguas de 39.000 años cal. BP. Eso implica necesariamente que, como mínimo, el grabado es más antiguo que dicha datación, ya que los sedimentos empezaron a depositarse después de que estuviera hecho.

¿Qué importancia global tiene para los autores? 

En este punto, dejaré que ellos mismos lo digan, aportando sólo la traducción de sus palabras:

"La producción de dibujos grabados o pintados de forma intencional en los muros de cuevas se reconoce como un paso cognitivo decisivo en la evolución humana, considerado exclusivo de los humanos modernos. Aquí presentamos el primer ejemplo conocido de un patrón abstracto grabado por Neandertales, de Gorhams Cave en Gibraltar. Consiste en una trama cruzada profundamente impresionada en el lecho de roca de la cueva, con más de 39 ka cal. El grabado se hizo antes de la acumulación del nivel IV musteriense. La mayor parte de las líneas que componen el dibujo se hicieron repasando los surcos cuidadosa y repetidamente, con una punta lítica, lo que excluye la posibilidad de un origen no intencional o utilitario. Este descubrimiento demuestra la capacidad de los Neandertales para el pensamiento y la expresión abstracta."

Y de la conclusión del artículo:

"Se concluye que la habilidad para el pensamiento abstracto no era exclusiva de los Humanos Modernos."

Consideraciones y reflexiones finales: La coherencia del registro arqueológico

Para finalizar, me gustaría compartir una impresión personal: que la noticia me ha resultado poco sorprendente. 

Obviamente, celebro el hallazgo y el magnífico estudio, porque entre otras cosas, viene a corroborar buena parte de lo que se ha explicado en este blog durante los últimos años.

Pero no he tenido la sensación de "¡vaya sorpresa!"...

...lo que me ha venido a la cabeza es "por fin se da con ello" ...con una evidencia firme y bien documentada.

¿Por qué habrá sido esa mi reacción? ...yo lo atribuyo a mi concepción de registro arqueológico. Creo que cuando el registro se conoce en profundidad y se observa de forma crítica y global, tiende a resultar "agradecido": esto es, interpretable de una forma coherente y veraz. Y permite hacerse una idea general de "qué esperar" del grupo humano que produjo dicho registro.

En el caso de las gentes neandertales, el registro arqueológico (como hemos visto en infinidad de revisiones de artículos) transmite muchas cosas:

Nos habla de una variabilidad en los comportamientos económicos y sociales, de diferencias y cambios en sus formas de organización territorial (asentamientos, caza, etc.), de tradiciones diferenciadas en su forma de fabricar las herramientas... de procesos técnicos complejos, como usar resinas reducidas a brea por cocción reductora para unir útiles de piedra (tallada y retocada) con enmangues de madera (desbastados y elaborados)... ¡ahí es nada!

El registro también nos habla de enterrar a los muertos, de la obtención intencional de plumas y garras de águila o cuervo como probables adornos, y de otros usos de objetos decorativos.

Por todo ello, y ahora que los investigadores nos habíamos puesto las "gafas de ver", para mí era sólo cuestión de tiempo que se localizaran expresiones inequívocas de la capacidad neandertal para crear manifestaciones artísticas o decorativas.

Esto se une a otra cuestión que tenía y tengo más o menos clara. Considero que las manifestaciones artísticas y decorativas que cabe esperar del Paleolítico medio, serán siempre relativamente escasas y relativamente sencillas. Por dos motivos:

Uno, referido a la cuestión de la escasez, tiene que ver con la conservación de los materiales en una escala temporal que casi es más geológica que histórica. En general, todo el registro neandertal tiene más de 40.000 años, y los procesos diagenéticos o tafonómicos que afectan a esos materiales son, por puro paso del tiempo, mucho más acusados que los que afectan a materiales de menor antigüedad. Esto ya establece un sesgo, más o menos importante según el sitio. Como es lógico, prácticamente todo el material en madera, pieles, etc. no se conserva. Pero incluso los materiales típicamente imperecederos, como las rocas o el hueso del Paleolítico medio, han sufrido por norma general más alteraciones que los que son de épocas más recientes.

El otro motivo es el más importante, y sirve para explicar tanto con la escasez de evidencias, como con la relativa sencillez de las mismas. A mi juicio, las sociedades neandertales fueron, en su mayor parte y salvo algunas excepciones puntuales, sociedades humanas sencillas en cuanto a sus formas económicas y sus modelos de organización social (aunque no por ello poco eficientes, ni "poco inteligentes"). Esto es una cuestión estrictamente histórica, no evolutiva-cognitiva. Hay que recordar que el registro nos habla de que, en términos de capacidades y potencialidades, no hay nada significativamente distinto entre aquellos Neandertales y los cazadores-recolectores más cercanos a nosotros.

Volviendo a la cuestión de las manifestaciones decorativas, yo creo que esas sociedades con estructuras sociales y económicas sencillas, no necesitan de una simbología permanente (en objetos muy duros o en paredes rocosas), recurrente y muy elaborada. Esos elementos son necesarios en sociedades distintas, con requerimientos socio-económicos distintos. Por ejemplo, las del Paleolítico superior, o algunas de la MSA africana.

Por tanto, según mi valoración, lo que expresan las diferencias en el comportamiento "artístico", en último término, no son capacidades cognitivas distintas, sino una forma diferente, históricamente determinada, de organización social y económica.

Referencia de Research Blogging

Rodriguez-Vidal, J., d'Errico, F., Giles Pacheco, F., Blasco, R., Rosell, J., Jennings, R., Queffelec, A., Finlayson, G., Fa, D., Gutierrez Lopez, J., Carrion, J., Negro, J., Finlayson, S., Caceres, L., Bernal, M., Fernandez Jimenez, S., & Finlayson, C. (2014). A rock engraving made by Neanderthals in Gibraltar Proceedings of the National Academy of Sciences DOI: 10.1073/pnas.1411529111