Naik tinggi di atas lanskap sekitarnya, Cahokia Mounds di Illinois berdiri sebagai pemukiman pra-Kolombia terbesar yang dibangun di utara Rio Grande. Para arkeolog telah lama memperdebatkan jumlah pasti orang yang menyebut Cahokia sebagai rumah mereka, tetapi perkiraan menunjukkan sebanyak 20.000 orang mungkin telah hidup di antara ratusan rumah dan plaza besar (termasuk satu ukuran 45 lapangan sepak bola) yang menduduki puncak gundukan kota sekitar 1000 Kemudian, karena alasan yang tidak sepenuhnya dipahami, peradaban yang membangun struktur tanah yang begitu besar menghilang. Pada 1350 M, sebagian besar wilayah itu ditinggalkan.
Kota yang lenyap sekitar 700 tahun yang lalu menghadirkan pertanyaan yang menarik bagi para arkeolog: Apa yang terjadi pada orang-orang Mississippian yang membangun Cahokia? Kunci untuk memecahkan misteri itu adalah pertanyaan yang kurang jelas tetapi sama pentingnya tentang bagaimana populasi kota gundukan besar berubah seiring waktu.
"Mendapatkan sejarah populasi dalam arkeologi selalu sedikit sulit dan tidak langsung, " kata AJ White, seorang mahasiswa pascasarjana antropologi di UC Berkeley. Para peneliti dapat mensurvei arsitektur domestik dan memperkirakan jumlah orang yang tinggal di rumah, atau melihat kepadatan artefak seperti pecahan tembikar, atau bahkan menghitung penguburan di kuburan (bila ada). Tetapi metode ini adalah pengukuran proksi yang mengandalkan estimasi. Yang benar-benar dibutuhkan oleh para ilmuwan adalah senyawa yang ditinggalkan oleh manusia yang hidup di bentang alam, sesuatu yang dapat mencerminkan ukuran populasi saat naik dan turun.
Sesuatu seperti molekul khusus yang ditemukan di kotoran manusia.
Monks Mound, struktur tanah terbesar di Cahokia. (Situs Bersejarah Negara Gunung Cahokia) Hanya biomarker seperti itu yang menjadi subjek makalah baru-baru ini yang ditulis oleh White dan rekannya dan diterbitkan dalam Journal of Archaeological Science . Para peneliti melihat keefektifan pengukuran coprostanol — molekul kolesterol yang dicerna sebagian yang diproduksi dalam usus manusia — sebagai cara untuk mengukur perubahan populasi Cahokia. Yang menggembirakan, jumlah coprostanol yang diekstraksi dari inti sedimen yang diambil dari Danau Horseshoe di dekatnya erat dilacak dengan tren populasi yang ditunjukkan oleh catatan arkeologi.
"Hasil dari Cahokia sangat menjanjikan, " kata Elizabeth Arkush, seorang arkeolog di University of Pittsburgh. Itu pertanda baik untuk penelitian Arkush sendiri; dia salah satu peneliti utama dalam proyek yang sedang berlangsung untuk menggunakan penanda feses yang sama untuk mempelajari perubahan populasi di Peru.
Cahokia adalah tempat yang ideal untuk memulai, sebagian karena telah dipelajari secara luas. Para arkeolog sudah memiliki gagasan tentang bagaimana populasi berfluktuasi dari waktu ke waktu berkat sisa-sisa arsitektur dan artefak, bahkan jika mereka tidak dapat menunjukkan dengan tepat jumlah orang yang tinggal di sana. Selain itu, orang-orang di Cahokia tidak memiliki babi atau domba peliharaan, yang juga menghasilkan coprostanol dan dapat memengaruhi pengukuran populasi manusia oleh para ilmuwan.
Kelompok White mengambil sampel dari inti sedimen danau dan mengisolasi coprostanol serta senyawa yang terdegradasinya, yang disebut epi-coprostanol. "Pada manusia, coprostanol adalah komponen tinja yang agak signifikan, " kata White. "Itu datang ke titik desimal persentase dari total komposisi tinja."
Mempertimbangkan kotoran manusia adalah sekitar 75 persen air, bahkan sebagian kecil dari persentase menjadikan coprostanol komponen yang cukup signifikan. (Ini juga salah satu senyawa yang memberikan bau menyengat tinja.) Tim kemudian membandingkan dua produk sampingan kolesterol dengan molekul ketiga yang juga ada dalam kotoran manusia tetapi terdegradasi pada tingkat yang berbeda. Kombinasi pengukuran ini mencerminkan perubahan populasi Cahokia selama beberapa abad, dan memeriksa banyak molekul membantu mengurangi ketidakpastian yang dihasilkan dari senyawa yang mengalami degradasi.
Studi ini berfungsi sebagai bukti konsep untuk menguji metode tinja di daerah beriklim sedang seperti Cahokia. Mengukur coprotanol adalah teknik yang cukup baru untuk memperkirakan ukuran populasi, dan upaya pertama untuk menggunakan biomarker tinja manusia untuk mempelajari pemukiman kuno dilakukan di tempat-tempat seperti Norwegia, di mana suhu dingin membantu melestarikan senyawa. White dan rekan-rekannya senang menemukan bahwa molekul-molekul dari Cahokia, yang suhunya jauh lebih tinggi, terpelihara dengan baik untuk memperkirakan jumlah orang yang hidup di kota itu ratusan tahun yang lalu.
"Saya tidak melihat ini sebagai sesuatu yang akan menggantikan metode sebelumnya dalam memperkirakan populasi, tetapi justru dapat menambah pengetahuan kita dengan cara baru di mana metode tradisional tidak bisa, " kata White.
Teknik ini masih memiliki banyak ketegaran untuk dikerjakan. Untuk satu hal, coprostanol tidak menurunkan pada tingkat yang konsisten sejauh yang para ilmuwan tahu. Untuk yang lain, jumlah coprostanol yang dihasilkan manusia secara individu bergantung pada makanan mereka — meskipun White mengatakan pengaruh diet seseorang tidak sepenuhnya jelas.
"Jika seseorang ingin hanya makan daging selama sebulan dan kemudian melakukan beberapa hal laboratorium kotor, dan kemudian makan tahu selama sebulan dan melakukan lebih banyak hal laboratorium kotor, itu akan sangat produktif, " katanya. "Tapi aku tidak tahu apakah manajer lab akan sangat senang jika aku mengusulkannya."
Skema yang menggambarkan pembentukan, deposisi, dan degradasi feses manusia. (AJ White et al.) Elemen-elemen lingkungan dan budaya manusia juga dapat mengubah seberapa banyak tinja berakhir di badan air, di mana molekul-molekulnya tersimpan dalam endapan. Jika sebuah komunitas terletak di dekat danau dan dikelilingi oleh bukit-bukit, itu mungkin berarti lebih banyak limpasan ke dalam air dan tingkat biomarker tinja yang lebih tinggi. Di sisi lain, jika masyarakat menggunakan kotoran manusia sebagai pupuk, kemungkinan molekul coprostanol lebih sedikit akan muncul dalam catatan danau.
Pertimbangan ini sangat penting bagi Arkush dan timnya, yang telah bekerja untuk mencapai hasil yang sama di Andes di sekitar lembah Danau Titicaca, di mana keberadaan manusia kembali ke sekitar 5000 SM. Sejarah populasi di wilayah ini jauh lebih rumit daripada bahwa dari Cahokia, akuntansi untuk berbagai peradaban dan kota. Kota Tiwanaku adalah kekuatan utama di wilayah ini pada 400 M, diikuti oleh kedatangan suku Inca sekitar tahun 1450 M dan kemudian penjajah Spanyol sekitar tahun 1500 Masehi.
Proyek di Peru dimulai pada 2015 dan masih dalam tahap analisis lab, tetapi tim telah berhasil mengidentifikasi coprostanol di inti danau. Pekerjaan ini menyajikan cara untuk melengkapi pengukuran berbasis arkeologi sebelumnya, seperti usaha yang panjang dan sulit yang dikenal sebagai survei cakupan penuh. Dalam survei ini, sekelompok orang berjalan dalam garis lurus dengan mata terpaku ke tanah untuk mencari artefak, kemudian mencatat lokasi dan kepadatan artefak tersebut untuk membangun peta permukiman kuno.
"Jika Anda suka berjalan dan hiking, ini cara yang luar biasa untuk menghabiskan hari-hari Anda, " kata Arkush, tetapi bisa sangat sulit untuk mengukur populasi nomaden yang tinggal di wilayah itu hanya sebentar. “Jika ternyata stanol memang melacak populasi dari waktu ke waktu, maka itu membuka banyak peluang indah untuk memahami tingkat populasi manusia di daerah-daerah di mana sulit untuk melakukan itu secara arkeologis” - tempat seperti perkemahan para pemburu-pengumpul.
Biomarker tinja juga dapat membantu para arkeolog memahami betapa intensifnya kelompok-kelompok ini menggunakan hewan peliharaan seperti llama, karena biomarker unik dalam kotoran hewan dapat diidentifikasi juga. Tetapi menarik molekul-molekul kecil dari semua kotoran kuno itu adalah proses yang panjang.
“Untuk mengambil satu sampel dari sedimen segar hingga menganalisisnya akan memakan waktu seminggu, ” kata Josef Werne, seorang ahli biogeokimia yang juga bekerja pada proyek Peru. Tim ini memiliki sekitar 30 sampel dari masing-masing tiga danau di wilayah tersebut (Umayo, Arapa dan Orurillo), yang berarti banyak jam menempatkan sedimen melalui berbagai mesin dan menganalisis hasilnya.
Bahkan setelah semua itu berhasil, banyak variabel dapat memperumit gambaran ketika mempelajari biomarker tinja. Hasil akhir di Peru diharapkan akan menawarkan alat baru untuk mempelajari fluks orang di seluruh wilayah, daripada jumlah total absolut dari setiap pemukiman spesifik. Tetapi ketika katalog sisa-sisa tinja tumbuh, mungkin produk sampingan dari limbah manusia akan memberi tahu kita sebanyak mungkin tentang populasi bersejarah seperti rumah-rumah terkubur dan gerabah.
"Saya optimis, " kata Werne tentang pekerjaan mereka. Masih banyak yang harus dilakukan sebelum tim Peru siap untuk mempublikasikan hasil apa pun, tetapi jika temuan ini sama menjanjikannya dengan studi Cahokia, mungkin ada banyak kotoran kuno di masa depan arkeologi.
