來自Tam Ham Marklot洞穴的一頭坡鹿（eld's deer，Rucervus eldii）的化石齒。今天在東南亞，尤其是寮國仍然能發現這種鹿。可以在中央牙齒的圓錐上看到用於鋅同位素分析的取樣區域，即一個長的垂直凹槽。圖片來源：Nicolas Bourgon

缺乏可靠和明確的示蹤劑阻礙了對化石記錄的古生物學研究。來自馬克斯·普朗克（MPI）進化人類學、化學和約翰內斯·古騰堡大學（JGU）的科學家們現在已經測試了一種新方法，即對哺乳動物化石牙齒琺琅質中的鋅同位素進行同位素分析，發現它非常適合擴充套件我們對化石人類和其他更新世哺乳動物飲食的知識。

關於人類祖先吃什麼的資訊主要基於骨骼和牙本質中結構膠原蛋白的碳和氮同位素分析。氮同位素分析尤其有助於科學家確定動物是植食性還是肉食性。由於膠原蛋白通常不像蛋白質一樣容易儲存，因此該方法不能用於檢查年齡超過10萬年的脊椎動物化石。在非洲和亞洲等乾旱或潮溼的熱帶地區，通常將這一時間範圍縮短到幾千年。非洲和亞洲被認為是人類進化的關鍵地區，科學家因此特別感興趣。現在，諸如鋅同位素分析之類的新方法開始開闢新的研究前景。

鋅同位素可作為食用食物型別的指標

研究人員分析了最近在寮國的一個洞穴中發現的化石哺乳動物的牙釉質中兩種不同的鋅同位素的比率。這些化石可以追溯到更新世晚期，更確切地說是在13500到38400年前。2015年，科學家在寮國東北部的Tam Hay Marklot洞穴中發現了各種哺乳動物的化石，包括水牛、犀牛、野豬、鹿、熊、猩猩和豹子。JGU地球科學研究所教授，研究負責人托馬斯·特肯（Thomas Tütken）說：“該洞穴位於熱帶地區，那裡通常無法很好地儲存膠原蛋白等有機材料。這使它成為測試我們是否可以利用鋅同位素確定食草動物和食肉動物之間差異的理想場所。”

對鋅同位素進行化石的首次研究表明可以保留食物特徵

鋅可與食物一起攝入，並作為必需的微量元素儲存在牙釉質的礦物相生物磷灰石中。因此，與膠原結合的氮相比，鋅有機會保留更長的時間。相關比例是從鋅66與鋅64的比例得出的：“根據該比例，我們可以分辨出哪些動物是食草動物、食肉動物或雜食動物。這意味著在我們分析的化石中，我們可以識別並清楚地區分食肉動物和食草動物，而雜食動物則介於兩者之間。”特肯研究小組的博士生，研究的第一作者尼古拉斯·布林貢（Nicolas Bourgon）說：“食肉動物，如老虎，所含的鋅64比例高於植食性動物。”

為了排除樣品上層來源的改變，化石還由MPI化學研究所的克勞斯·彼得·喬喬姆（Klaus Peter Jochum）小組進行了研究。使用鐳射燒蝕ICP質譜將鋅和化石牙齒琺琅質中其他微量元素的濃度和分佈與現代動物的濃度和分佈進行比較時，沒有發現變化。

位於寮國東北部的Tam Ham Marklot洞穴的懸崖側洞穴入口，可一覽周圍的亞熱帶環境。圖片：Quentin Boesch

時間範圍擴充套件到超過10萬年的化石

現在，鋅同位素方法首次成功地應用於化石。這組作者總結說：“ Tam Hay Marklot洞穴的化石琺琅質中的鋅同位素比率表明，即使在熱帶條件下，琺琅質也具有極好的長期儲存潛力。” 鋅同位素因此可以作為研究化石人類和其他哺乳動物飲食的新工具。這將為研究十萬年前的史前和地質時期開啟一扇門。將來，下一個目標是將這種方法應用於重構人類的飲食行為。研究人員還希望通過將他們的新方法應用於幾百萬年前已經滅絕的哺乳動物和恐龍的化石中，看看他們能走多遠。