A wean-wean situation: diachronic patterns of infant and adult diet in ancient Thessaloniki through the analysis of incremental dentine

Abstract

Breastfeeding and weaning are vital in human biology and culture, with significant implications for human evolution. Modern techniques in biological anthropology enable the analysis and estimation of weaning duration in past societies through skeletal remains. Despite these advancements, there is a considerable gap in our understanding of how these practices have evolved and have been shaped by various socio-cultural factors over different historical periods. This thesis aims to investigate breastfeeding weaning in ancient individuals along with the diet during adulthood through innovative approaches. A total of 281 individuals were analysed originating from ancient Thessaloniki, an urban site with remarkable multicultural flair and consequtive occupation for over 18 centuries. Stable isotope analysis of sequential dentine and bone collagen was carried out to reconstruct infant, childhood and adult diets. Weaning durations were estimated using the first mathematical method, specifically designed for this purpose. Physiological stress was examined through the machine learning algorithm k-means. The relative proportions of the weaning and adult diets were estimated using Bayesian modelling. The study generated over 1800 collagen samples from individuals dating from the foundation of the city (315 BC) through the 16th c. AD, with a focus on the Roman times (168-324 AD). The final dataset comprises 792 δ15N and δ13C measurements from dentinal collagen corresponding to the first six-seven years of life of 68 individuas, along with 151 δ15N and δ13C measurements and 131 δ34S measurements from bone collagen for the adult phase. This constitutes one of Greece's most extensive isotopic datasets. Weaning was completed by 2.0-2.5 years old on average, whereas several individuals with shorter (>1 years old) and longer (<3.0 years old) weaning periods were identified. Approximately 1/3 of the dataset exhibited evidence of physiological stress according to the machine learning approach aligning with the low breast milk proportion estimates during weaning. Adult diets consisted of C3 plants, fish and limited consumption of animal protein. Sulphur analysis showed that fish were mostly freshwater, adding new knowledge for the exploitation of resources in ancient urban centers. This study reports new data on breastfeeding and weaning utilizing the implementation of computational methods and illustrating the complexity of the infant feeding practices in ancient societies.

Ο θηλασμός και ο απογαλακτισμός είναι ζωτικές διαδικασίες στην ανθρώπινη βιολογία και τον πολιτισμό, με σημαντικές επιπτώσεις για την εξέλιξη του ανθρώπου. Οι σύγχρονες μέθοδοι της Βιολογικής Ανθρωπολογίας επιτρέπουν την εκτίμηση της διάρκειας του απογαλακτισμού σε αρχαίες κοινωνίες μέσω της χημικής ανάλυσης σκελετικών καταλοίπων. Ωστόσο, γνωρίζουμε ελάχιστα για το πώς αυτές οι διαδικασίες έχουν διαμορφωθεί υπό την επίδραση κοινωνο-πολιτισμικών παραγόντων σε διαφορετικές ιστορικές περιόδους. Η διατριβή στοχεύει στην έρευνα του θηλασμού και του απογαλακτισμού σε συνδυασμό με τη διατροφή κατά την ενήλικη ζωή σε πληθυσμούς που έζησαν κατά την αρχαιότητα. Για τον σκοπό αυτό, αναλύθηκαν 281 σκελετοί ατόμων που έζησαν στην αρχαία Θεσσαλονίκη, μια αστική θέση με πολυπολιτισμική αίγλη και συνεχόμενη κατοίκηση για πάνω από 18 αιώνες. Η ανασύσταση της δίαιτας κατά την βρεφική, παιδική και ενήλικη ζωή πραγματοποιήθηκε μέσω της ανάλυσης σταθερών ισοτόπων σε κολλαγόνο οστών και δοντιών (ανάλυση οδοντίνης). Η χρονική διάρκεια του απογαλακτισμού εκτιμήθηκε με πρωτότυπη μαθηματική μέθοδο, που αναπτύχθηκε για αυτόν τον σκοπό. Το φυσιολογικό στρες (physiological stress) εξετάστηκε μέσω του αλγορίθμου μηχανικής μάθησης k-means. Τα συστατικά της διατροφής κατά τον απογαλακτισμό και την ενήλικη ζωή και η αναλογία τους υπολογίστηκαν μέσω Μπαγεσιανής μοντελοποίησης. Συνολικά, παράχθηκαν πάνω από 1800 δείγματα κολλαγόνου από άτομα, τα οποία χρονολογούνται από την ίδρυση της πόλης της Θεσσαλονίκης (315 π.Χ.) μέχρι τον 16ο αιώνα μ.Χ., κυρίως στη ρωμαϊκή περίοδο (168-324 μ.Χ.). Ο τελικός πληθυσμός μελέτης περιλαμβάνει 792 μετρήσεις αζώτου (δ15Ν) και άνθρακα (δ13C) από κολλαγόνο δοντιών που αντιστοιχούν στα πρώτα έξι-επτά χρόνια ζωής 68 ατόμων. Επιπλέον, ο πληθυσμός μελέτης περιλαμβάνει 151 μετρήσεις αζώτου (δ15Ν) και άνθρακα (δ13C) και 131 μετρήσεις θείου (δ34S) από κολλαγόνο οστών, που αντιστοιχούν στην διατροφή 151 και 131 ενηλίκων ατόμων, αντίστοιχα. Συνολικά, η διατριβή περιλαμβάνει ένα από τα πιο εκτεταμένα σύνολα ισοτοπικών δεδομένων στην Ελλάδα. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα, ο απογαλακτισμός στην αρχαία Θεσσαλονίκη ολοκληρωνόταν κατά μέσο όρο στα 2,0-2,5 έτη, ενώ εντοπίστηκαν και περιπτώσεις ατόμων με μικρότερη (>1 έτους) και μεγαλύτερη (<3,0 χρόνια) διάρκεια απογαλακτισμού. Περίπου το 1/3 του συνολικού πληθυσμού παρουσίασε ενδείξεις φυσιολογικού στρες. Το δεδομένο αυτό συμπίπτει με τα αποτελέσματα της μοντελοποίησης, που έδειξε ιδιαίτερα χαμηλά ποσοστά μητρικού γάλακτος κατά τη διάρκεια του απογαλακτισμού. Οι ενήλικες κατανάλωναν κυρίως φυτά C3, ψάρια και λιγότερη ζωική πρωτεΐνη. Η ανάλυση θείου έδειξε ότι τα ψάρια ήταν κυρίως γλυκού νερού, προσθέτοντας νέες πληροφορίες για την εκμετάλλευση των πόρων σε αρχαία αστικά κέντρα. Η διατριβή χρησιμοποιεί πρωτοποριακές υπολογιστικές μεθόδους και προσφέρει νέα δεδομένα σχετικά με τον θηλασμό και τον απογαλακτισμό σε αρχαίες κοινωνίες.