Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu

Toksykologia i mumie

Zdjęcie ilustracyjne
Mgr inż. Marzena Sykutera podczas przygotowania próbki włosów do badań toksykologicznych fot. M. Sykutera

Z mgr inż. Marzeną Sykuterą, specjalistką laboratoryjnej toksykologii sądowej w Katedrze Medycyny Sądowej na Wydziale Lekarskim Collegium Medicum UMK oraz mgr Dagmarą Sochą z Centrum Badań Andyjskich UW o udziale w międzynarodowych badaniach ciał dzieci, zachowanych w formie zamarzniętych mumii, składanych 500 lat temu w rytualnej ofierze bóstwom przez Inków w Peru, rozmawia Tomasz Ossowski

– Polskie badaczki biorące udział w badaniach dziecięcych mumii sprzed 500 lat w Peru.  Jak doszło do nawiązania i prowadzenia takiej międzynarodowej i międzykontynentalnej współpracy naukowej?                     

Dagmara Socha: – Moja przygoda z Peru zaczęła się ponad 10 lat temu, kiedy jeszcze jako studentka uczestniczyłam w wykopaliskach na inkaskim stanowisku ceremonialnym w Maucallacie, a później w Castillo de Huarmey. W trakcie studiów doktoranckich moje zainteresowania naukowe skupiły się wokół badań szczątków ludzkich, zarówno szkieletów jak i mumii, przedstawicieli kultury Nazca (uczestniczyłam w wykopaliskach w Cahuachi) oraz ofiar składanych przez Inków w trakcie rytuału capacocha. W trakcie licznych pobytów w Peru miałam okazję nawiązać współpracę nie tylko z archeologami peruwiańskimi, ale także z przedstawicielami innych zagranicznych misji. Bardzo interesowały mnie możliwości badań interdyscyplinarnych ze względu na wyjątkowy stan zachowania badanych przeze mnie mumii. Skontaktowałam się więc z Katedrą Medycyny Sądowej Collegium Medicum UMK, która jest jedną z wiodących w Polsce jednostek prowadzących badania toksykologiczne włosów, i wspólnie z panią Marzeną udało się nam ustalić wstępny plan analiz próbek, które przywiozłam z Peru.

Marzena Sykutera: – Współpraca z panią Dagmarą w zakresie prowadzenia badań toksykologicznych próbek archeologicznych rozpoczęła się ponad dwa lata temu. Propozycja udziału w tak ciekawym projekcie to niepowtarzalna okazja i wyjątkowe doświadczenie. Wprawdzie peruwiańskie badania nie odbiegały zbytnio od profilu bieżących badań toksykologicznych prowadzonych w Katedrze Medycyny Sądowej, to jednak do tej pory nie miałam możliwości badać próbek „z taką historią”. Wymiernym efektem tej współpracy są wyniki analiz toksykologicznych próbek włosów i paznokci pobranych od dwojga zmarłych dzieci, złożonych w ofierze na szczycie wulkanu Ampato w Peru, które zostały opublikowane w kwietniu 2022 roku w pracy pt. Ritual drug use during Inca human sacrifices on Ampato mountain (Peru): Results of a toxicological analysis na łamach czasopisma naukowego „Journal of Archeological Science: Reports”.

– Na czym dokładnie polegają peruwiańskie badania bioarcheologiczne i toksykologiczne, w których Panie uczestniczą?

D.S. – Badania, w których uczestniczę w Peru, są bardzo zróżnicowane. Obejmują one zarówno tradycyjne prace wykopaliskowe, jak też analizy materiału zgromadzonego w muzeach Peru. Część tego materiału była pozyskana w trakcie wykopalisk, które odbyły się wiele lat temu – najstarsza badana przeze mnie kolekcja pochodziła z wykopalisk z lat 30. XX wieku – i z różnych względów analizy bioarcheologiczne nie były możliwe do wykonania w trakcie prac terenowych. Prowadzone przeze mnie badania obejmują analizy materiału kostnego mumii i na tej podstawie określanie płci, wieku w momencie śmierci, stanu zdrowia, wzorców aktywności oraz poszukiwanie śladów po przebytych chorobach. Pobieram także próbki do różnego typu analiz – starożytnego DNA, badania izotopów związanych z dietą i pochodzeniem oraz oczywiście analiz toksykologicznych. W trakcie badań mumii korzystamy również z niedestrukcyjnych technik obrazowania jak RTG i tomografia komputerowa.

M.S. – Próbki włosów i paznokci pobrane w Peru zostały przywiezione przez panią Dagmarę do Polski i przekazane do laboratorium toksykologicznego w naszej Katedrze Medycyny Sądowej.  Badania próbek początkowo obejmowały oznaczanie kokainy i jej metabolitów, N,N-DMT, harminy, harmaliny i meskaliny – składników aktywnych roślin halucynogennych, które były szeroko rozpowszechnione w starożytnych Andach i odgrywały znaczącą rolę w rytuałach i praktykach wróżbiarskich.  Planowane są jeszcze badania tych próbek na obecność kolejnych substancji psychoaktywnych takich, jak bufotenina i skopolamina.

Może najpierw opowiedzmy o wynikach badań bioarcheologicznych i odkryciu tajemnic  rytuału capacocha, polegającego na składaniu dzieci w ofierze inkaskim bóstwom.

D.S. – Mumie, które były obiektem naszych badań, zostały odkryte w trakcie wypraw w latach 1995–1997 na szczycie Ampato (6312 m n.p.m.) przez Johana Reinharda, jednego z autorów naszego artykułu. Inkowie składali w ofierze dzieci i młode kobiety chrakteryzujące się niezwykłą urodą oraz dziewictwem. Dzieci wybierane na ofiary pochodziły z elit podbitych przez Inków terytoriów. Kobiety były wybierane spośród acllas, dziewic sprawujących kult Inti (Słońca), jednego z najważniejszych bóstw w panteonie Inków.

Rytuał capacocha był sprawowany przez Inków z kilku powodów. W stolicy imperium Inków, Cuzco, capacochas związane były z życiem i wydarzeniami na królewskim dworze takimi, jak narodziny następcy tronu, objęcie tronu przez nowego władcę, jego choroba i śmierć oraz wojna. Na pobitych terenach Inkowie składali capacoche dla najważniejszych bóstw, w odpowiedzi na wydarzenia mogące zagrażać lokalnej ludności – na epidemie, trzęsienia ziemi i wybuchy wulkanów. Ośnieżone szczyty górskie były szczególnymi miejscami w świętym krajobrazie Inków i utożsamiane z najważniejszymi bóstwami.

W trakcie wyprawy na Ampato archeolodzy odkryli dwa miejsca, gdzie Inkowie składali ofiary. Pierwsze z nich zlokalizowane było na szczycie, gdzie w ofierze została złożona dziewczyna w wieku ok. 14–15 lat. Drugie stanowisko zlokalizowane było na niewielkim płaskowyżu na wysokości około 5800 m n.p.m., gdzie Inkowie złożyli w ofierze troje dzieci w wieku ok. 6 lat, dwie dziewczynki i chłopca. Nasze badania toksykologiczne obejmowały analizy włosów i paznokci pochodzących od tych dzieci. Były one dobrze odżywione, z kronik wiemy, że było ważne, aby udawały się do bogów szczęśliwe i najedzone. Ze względu na umiejscowienie pochówków ciała ofiar zamarzły i zachowały się w świetnym stanie do dzisiejszych czasów. Niestety, pochówek jednej z dziewczynek i chłopca nosił ślady uderzenia pioruna. Doprowadziło to w przypadku chłopca do niemal całkowitego spalenia jego mumii (zachowały się jedynie tkanki miękkie w dolnej części pochówku). Późniejsze analizy bioarcheologiczne wykazały, że cierpiał on także na zmiany w obrębie kręgosłupa, które mogły wpływać na jego układ krążenia i nerwowy.

W jaki sposób i w jakim zakresie toksykologia wspomaga badania archeologiczne?

M.S. – Analiza toksykologiczna zwykle kojarzy się z koniecznością ustalenia, czy doszło do zatrucia, czy może przyczyną zgonu była szeroko rozumiana substancja toksyczna. Dla potwierdzenia lub wykluczenia naszych podejrzeń badania przeprowadza się najczęściej w próbie krwi, a wyniki badań interpretuje się w odniesieniu do danych zawartych  w literaturze. W przypadku próbek archeologicznych najczęściej nie jest to możliwe, gdyż  z uwagi na daleko posunięte stadium rozkładu, stan próbek biologicznych w momencie zabezpieczania do badań nie odzwierciedla ich stanu w momencie zgonu. Im więcej czasu upływa od zgonu, tym większe przemiany tkanek, dochodzi do redukcji ich masy wskutek wysychania i rozkładu. Dlatego też w badaniach archeologicznych najczęściej wykorzystuje się włosy i paznokcie, które dzięki swoim specyficznym właściwościom fizykochemicznym przedstawiają niekwestionowaną wartość jako źródło informacji toksykologicznej. Należą do najtrwalszych tkanek, w których „zbierane” są istotne informacje, pozwalające ocenić na przykład stan zdrowia człowieka. Można również odtworzyć historię zażywania leków czy środków psychoaktywnych w okresie zakreślonym długością włosa, a także ocenić zawartość pierwiastków promieniotwórczych i naturalnych składników żywności.

Zatem włosy to przede wszystkim cenne źródło informacji o przeszłości, a ich analiza toksykologiczna może dostarczyć fundamentalnych informacji dla bardziej precyzyjnej diagnozy przypadków archeologicznych. W starożytnych Andach rośliny halucynogenne i stymulanty psychotropowe odgrywały istotną rolę w wierzeniach, rytuałach i praktykach wróżbiarstwa. Dlatego ważną kwestią jest ustalenie czy i jakie narkotyki i używki były podawane ofiarom tych rytuałów. Ale nie tylko. Wyniki badań toksykologicznych odgrywają ważną rolę w śledzeniu ruchów ludności, jak też szlaków handlu dalekosiężnego. Na ich podstawie możliwe jest również wyselekcjonowanie uprzywilejowanej grupy, mającej dostęp do lepszej jakości pożywienia czy używek.

Jak pozyskuje się i przy wykorzystaniu jakich metod bada się włosy oraz paznokcie dziecięcej mumii sprzed 500 lat?

M.S. – Ważnym i pierwszym etapem w badaniach toksykologicznych jest pobranie próbki i jej właściwie zabezpieczenie do momentu analizy. Jeśli chodzi o włosy, to najbardziej reprezentatywna jest próbka pobrana z tylnej części głowy (części potylicznej). Materiał ten charakteryzuje się najmniejszą zmiennością czynników takich, jak na przykład amplituda wzrostu, wpływ płci i procesów starzenia. Niestety, w przypadku pobierania próbek włosów od mumii nie mamy możliwości wyboru miejsca pobrania. Zabezpieczamy próbki, które są dostępne. Najlepiej gdyby włosy były przycięte przy skórze, ale i ten warunek nie zawsze jest spełniony. I najważniejsze – pojedynczy włos czy nawet kilka sztuk włosów nie wystarczają do przeprowadzenia analiz. Wskazane jest, aby do badań zabezpieczyć pukiel włosów odpowiadający grubości ołówka. Warto dodać, że bada się nie tylko owłosienie na głowie, ale analizie poddawane są również włosy z klatki piersiowej, ramion i innych miejsc, także intymnych. Jednakże w odniesieniu do próbek archeologicznych to raczej rzadkie przypadki. Natomiast jeśli chodzi o paznokcie, to do badań obcina się paznokcie u rąk, jak i u stóp. Można również zeskrobać wierzchnią warstwę paznokcia lub tak, jak to najczęściej ma miejsce w przypadku próbek archeologicznych – pobrać paznokieć w całości. 

Zaznaczyć należy, że analiza toksykologiczna próbek pobranych ze szczątków ludzkich to niełatwe zadanie. Jeszcze trudniejsze, gdy próbki są jedyne w swoim rodzaju – a do takich należą próbki archeologiczne – mocno zanieczyszczone, przez wieki narażone na działanie różnych czynników środowiskowych. Ponadto, ich liczba jest zwykle niewielka, w związku z czym mamy ograniczoną możliwość wielokrotnego powtarzania badań w celu zweryfikowania uzyskanych wyników.

Bardzo ważnie jest przygotowanie próbki do analizy oraz dobór metody analitycznej, która umożliwi nam oznaczenie poszukiwanych związków, które znajdują się w tych próbkach w bardzo niskich stężeniach (pq/mg). Przed przystąpieniem do wykonania analiz należy w pierwszej kolejności przygotować próbkę do badań, czyli oczyścić ją z zanieczyszczeń zewnętrznych poprzez sekwencyjne płukanie różnymi rozpuszczalnikami, rozdrobnić w celu uzyskania homogenicznej próbki, a następnie wyizolować z niej analizowane związki. Ważne, aby na tym etapie nie utracić związków, które później będziemy oznaczać. Przy analizie najbardziej efektywne są techniki łączone, chromatografia cieczowa lub gazowa ze spektrometrią mas. W badaniach próbek włosów i paznokci najczęściej stosowana jest metoda chromatografii cieczowej sprzężonej z tandemową spektrometrią mas (LC-MS/MS) najlepiej w trybie monitorowania co najmniej trzech przejść (MRM). Zasady uznania wyniku za pozytywny w przypadku tej techniki są obwarowywane ścisłymi normami, które z definicji mają wykluczać wyniki błędne.

Co bardziej motywuje w trakcie prowadzenia badań w Peru – sam aspekt czysto naukowy czy może również ciekawość odmiennej inkaskiej kultury?

D.S. – Moja fascynacja kulturą Inków i prekolumbijską Ameryką sięga jeszcze czasów szkolnych, więc zainteresowania łączą się ściśle z pracą naukową, którą wykonuję.

M.S. – Nie przypuszczałam, że w laboratorium toksykologicznym w Katedrze Medycyny Sądowej, gdzie w pracy zawodowej zajmuję się między innymi zażyciową i pośmiertną diagnostyką zatruć, badaniem materiału dowodowego, opracowywaniem metod diagnostycznych wykorzystywanych w analizach toksykologicznych, opiniowaniem sądowo-toksykologicznym, będę miała możliwość dosłownie „dotknąć historii”. Do tej pory najstarsze próbki, które badałam, miały najwyżej kilka lat. Oczywiście, tak jak wielu z nas, ciekawiła mnie kultura Inków, ale możliwość przeprowadzenia badań, czyli aspekt naukowy ma większe znaczenie. 

Czy dla rzetelności badań toksykologicznych peruwiańskich mumii istotne jest działanie na miejscu w Peru czy można je prowadzić na odległość, nie wyjeżdżając z Polski?

M.S. – Rzetelność jest jednym z podstawowych kryteriów jakości badań naukowych. Złe zaplanowanie badań, zarówno w zakresie stosowanej metodologii, jak i użytego sprzętu oraz sposobów jego wykorzystania może prowadzić do błędnych wyników. Również etap przedanalityczny, czyli zabezpieczenie i warunki, w jakich odbywa się transport próbek do laboratorium, to ważny punkt w badaniach. Należy jednak zaznaczyć, iż w odróżnieniu od innych tkanek (krew, mocz, wycinki narządów wewnętrznych), próbki włosów i paznokci są materiałem biologicznym, który nie wymaga przechowywania w kontrolowanych warunkach temperaturowych, co zazwyczaj jest największym problemem. Włosy i paznokcie można przesłać do laboratorium chociażby za pośrednictwem poczty w zwykłej kopercie bez obawy, że próbki zostaną uszkodzone bądź utracą swoją wartość dowodową. Dlatego odpowiadając na Pana pytanie – można badania toksykologiczne prowadzić w innym miejscu niż miejsce pobrania próbek, bez wpływu na rzetelność badań.  

Na ile współpraca w międzynarodowym zespole badawczym różni się od działalności naukowej prowadzonej w ramach zespołów krajowych. Czy są odmienności w metodologii i podejściu naukowców amerykańskich w porównaniu do zasad stosowanych w kręgach europejskich?

D.S. – Tego typu współpraca jest oczywiście dużo bardziej rozwijająca i pozwala często spojrzeć na daną problematykę z innej perspektywy. Myślę, że jednak we współczesnym świecie nauki przepływ myśli i idei jest dużo większy i wszyscy korzystamy ze swoich odkryć i wypracowanej metodologii dzięki publikacjom naukowym dostępnym online.

M.S. – Czy są odmienności w metodologii? W odniesieniu do badań toksykologicznych – raczej nie. Korzystamy z takich samych technik analitycznych, podczas opracowywania metod analitycznych korzystamy z tych samych źródeł literaturowych, opieramy się o te same wytyczne w zakresie walidacji metod.

– Jakie jest znaczenie Waszych prac w Peru, czy stanowią one przełom w badaniach kultury inkaskiej?

D.S. – Nasze badania są pierwszymi, które potwierdziły, że Inkowie używali lian Banisteriopsis caapi, źródła harminy, do sporządzania napoju ayahuasca. Obecnie sporządzana ayahuasca jest silnie halucynogenna ze względu na stosowanie dodatków z roślin zawierających tryptaminy takich, jak Psychotropia virdis. W naszych próbkach nie odkryliśmy jednak tryptamin. Może to być związane z ich słabym wprowadzeniem do tkanek. Inną możliwością jest, że Inkowie nie używali Banisteriopsis caapi w celach produkcji halucynogennej ayahuaski, ale ze względu na jej antydepresyjne działanie. Dobry nastrój dzieci zdaniem kronikarzy były istotnym elementem ceremonii.

– Badania rytuałów inkaskich są z pewnością nie tylko cennym doświadczeniem naukowym, ale również intrygująca przygodą kulturową, może nawet życiową?

D.S. – Bez wątpienia możliwość podróżowania do Ameryki Południowej była niezwykłym doświadczeniem pod względem rozwoju naukowego, a także dała mi możliwość odwiedzenia wielu interesujących miejsc i poznania z bliska kultur andyjskich. Często były to też wymagające doświadczenia, jak na przykład mieszkanie przez miesiąc w namiocie na pustyni w trakcie wykopalisk w Nazca.

Jakie inne badania toksykologiczne prowadzone są w Katedrze Medycyny Sądowej Collegium Medicum UMK i jaki jest ich zasięg – krajowy czy również międzynarodowy?

M.S. – W laboratorium toksykologicznym w Katedrze Medycyny Sądowej zajmujemy się opracowywaniem metod analitycznych wykorzystywanych w diagnostyce ostrych zatruć oraz diagnostyce nadużycia alkoholu, środków psychoaktywnych, w tym nowych substancji psychoaktywnych potocznie nazywanych dopalaczami. Wykonujemy badania toksykologiczne materiału biologicznego (krew, mocz, wycinki narządów wewnętrznych, włosy, paznokcie) i dowodów rzeczowych (na przykład próbek cieczy, tabletek, proszków cygarniczek, opakowań oraz produktów spożywczych) na obecność środków odurzających, psychotropowych, leków, trucizn lotnych, jak alkohole, tlenek węgla, cyjanki. Zajmujemy się również opiniowaniem stanu trzeźwości i nadużycia środków odurzających czy substancji psychotropowych oraz tzw. środków działających podobnie do alkoholu w rozumieniu Ustawy Prawo o ruchu drogowym. Ekspertyzy wykonywane są na potrzeby sądów i organów ścigania, jak również dla klientów nieinstytucjonalnych. Nasz zespół toksykologiczny to tylko 3 osoby, dlatego aby w pełni realizować cele i zadania, możemy skupić się w jednym czasie tylko na jednym projekcie badawczym. Obecnie  współpracujemy z panią Dagmarą i przeprowadzamy analizy kolejnych próbek archeologicznych.

– Jak można scharakteryzować nowoczesną toksykologię – jako dziedzinę skupioną na wąskich obszarach badawczych czy raczej otwartą na interakcję i szerokie  zastosowanie wielodziedzinowe?

M.S. – Współczesna toksykologia nie ma ograniczeń. To interdyscyplinarna dziedzina badań.  Dostępne metody analityczne pozwalają na wszechstronną i precyzyjną analizę związków występujących w różnych matrycach, nie tylko biologicznych. To tylko od nas toksykologów zależy, gdzie postawimy kropkę.

– Dziękuję za rozmowę.

pozostałe wiadomości

galeria zdjęć

Kliknij, aby powiększyć zdjęcie. Kliknij, aby powiększyć zdjęcie. Kliknij, aby powiększyć zdjęcie. Kliknij, aby powiększyć zdjęcie. Kliknij, aby powiększyć zdjęcie.