フィッション・トラック

ニュースレター 第26号

76-79

2013年

共通テーマセッション「考古学との連携」

骨試料の年代測定
南雅代*

Dating of fossil bones
Masayo Minami** 名古屋大学年代測定総合研究センター，Center for Chronological Research, Nagoya University

はじめに(1) 骨コラーゲンのゼラチン抽出

遺跡から出土する骨は，さまざまな情報を直接

骨コラーゲンは，分子量10万程度のペプチド我々に与えてくれる非常に貴重な媒体である．例

鎖が3本らせん状に絡み合った構造をしている．

えば，骨中の放射性炭素（14C）からは年代を，コラーゲンを高温（85­90℃）のpH〜3の水中炭素・窒素同位体比からは当時の人の食性を，で変成させると，三量体が解離し，立体構造の異古DNA解析やストロンチウム同位体比からは民なる水溶性のゼラチン（約10万分子量）が得ら族の系統や伝播などの情報を得ることができる．

れる．このゼラチン抽出の過程で，コラーゲンの骨を用いた年代測定や食性解析を行う場合，土らせん状構造内に入り込んだ外来有機物を除去す

壌中で容易に交換または分解されやすい骨無機質ることができる．この方法はLongin (1971)によ（大部分がヒドロキシアパタイトで構成される）り開発されたもので，現在でも広く用いられていより，化学的風化作用に比較的強い有機質の硬る骨試料調製の有力な手法である．

タンパク質コラーゲンを用いるほうが，信頼度の得られた骨ゼラチンが白色で綿毛状であれば，高い情報を引き出せるとされる．しかし，骨コ純度の高いゼラチンが抽出されたと考えられ，信ラーゲンにおいても，土壌中に埋没している間頼性ある14C年代値が得られる可能性が高いが，に，多かれ少なかれフミン酸やフルボ酸といっ綿毛状であっても黄色を帯びている場合は，骨ゼた外来有機物に汚染され，続成作用によって元のラチンに汚染炭素が残存している可能性が考えら骨本来の情報が乱されていることがある．した

れる．骨ゼラチンの質は，炭素/窒素（C/N）比がって，骨コラーゲンの分析を行う際は，適切なからおおよそ推測可能であり，C/N比が2.9‒3.5

方法で化学処理し，骨の本質的な情報のみを抽であれば十分な純度であるとされる（van出してやる必要がある．

Klinken, 1999）．しかし，これまでの経験かここでは，骨試料の年代測定法のうち14C年代測定に絞り，ら，少し黄色がかったゼラチンでも3.2­3.3の値

14 C年代測定のための骨試料調製を示すことがほとんどであり，厳密な指標とは言法，特に骨コラーゲンの純化方法に関するいくついがたい．C/N比よりも鋭敏な指標がゼラチン収かの例について紹介し，イラン南部アルセンジャ率（抽出されたゼラチンの骨試料に対するン地区のタング・シカン洞窟遺跡から採取されたwt％）であり， 1％以下の場合は，得られた14C骨試料の試料調製の結果についても述べる．

年代値の信頼度が低いことが多い（Minami andNakamura, 2000）. 1％以下のゼラチン収率の場合，骨ゼラチンに以下の（3）あるいは（4）14C測定のための骨試料調製法の化学処理を行うことで，外来有機物ならびに変埋没土壌に接していた骨表面は特に外来有機物質・減成したゼラチンを除去することが可能であによって汚染されているため，表面の汚れを物理り，得られる14C年代値の信頼度が増す．

的・化学的に除去する．クリーニング後の骨片をステンレス乳鉢で粉砕し，0.4­0.6M HCl中で脱(2) 骨コラーゲンのアルカリ処理による外来炭素灰を行って骨コラーゲンを得る．以下，骨コラーの除去

ゲンの純化方法に関して紹介する．

ゼラチン抽出を行う前に骨コラーゲンをアルカリ処理することにより，外来有機物を除く方法で76

ある．図1に，琵琶湖南湖の粟津湖底遺跡のII,本来の信頼性のある年代が得られている．アミノ

III, V, VI, VII, VIII, IX各層から出土した獣骨試酸レベルでの純化は，外来炭素を除去する上で効料 （ AWA - 8 〜 1 4 ） の 1 4 C 結 果 を 示 す． 0 . 1 M

果的であるが，一方で，この方法は，XAD-2樹NaOH処理の有無による14C年代の違いを調べた

脂の前洗浄に時間がかかる上，樹脂から完全に汚結果，アルカリ処理を行わなかった骨ゼラチン染物質を除去するのが難しいという欠点がある．

（図1内の◇）は明らかに若返った年代を示すのに対し，アルカリ処理を行った骨ゼラチン（◆）(4) 骨ゼラチンの限外ろ過による高分子量ゼラチは同層の木片（ ）の年代とほぼ一致しているンの抽出（Minami et al., 2013）．木片の年代は最も信限外ろ過法は，骨試料から抽出したゼラチンを頼度が高いと考えられるので，アルカリ処理をすさらに分子量でふるい分ける方法であり，最初にることにより，より正確な年代に近づいているこ

Brown et al. (1988)によって提言されたものであとがわかる．しかし，アルカリ処理の時間が長る．我々の研究室ではVivaspin™ 6（VS 6：ポ

いと骨本質成分が損失することが知られておりリエーテルスルフォン, 30kD MWCO）を使用し（Minami et al., 2004），用いるアルカリの濃て限外ろ過を行っている．図1に示すように，限度，処理の時間などに注意する必要がある．

外ろ過後の高分子量ゼラチン（●）が，5抽出成分の中で一番古い年代が古く，同層の木片の年代(3) アミノ酸のXAD-2樹脂による純化とよく一致する傾向が見られた．したがって，限骨 ゼ ラ チン を 加 水 分 解 して ア ミ ノ 酸 と し 、外ろ過を行うことにより，低分子の外来有機物やXAD-2樹脂を用いて外来有機物を除去する方法

変質したゼラチンが除外され，より正しい14C年である（e.g. Staﬀord et al., 1988; Minami and代をもつ未変質の高分子量のゼラチンだけを分離

Nakamura, 2000）．図1から， XAD-2樹脂処理抽出できていることが示唆される．一方で，用いを行ったアミノ酸（▲）は，AWA-10を除いて同る限外ろ過膜によっては，ろ過後の高分子量ゼラ層の木片（ ）の年代とほぼ一致しており，骨ゼチン の 年 代 が 古 く な る こ と も 報 告 さ れて お り

ラチン収率が1％より低い骨試料においても、骨（Hüls et al., 2007），Minami et al. (2013)

NaOH-untreated, unfiltered gelatin (Nakamura et al. 1997)
NaOH-treated, unfiltered gelatin
XAD-purified hydrolysate (Minami and Nakamura 2000)
LMW fraction
HMW gelatin
Wood (Nakamura et al. 1997)

5200

5000

14C age (BP)

4800

4600

4400

4200

4000

3800
Gelatin yield

AWA-8-9-10-11-12-13-14

0.6%

0.6%

2.2%

1.9%

3.8%

3.1%

2.4%

77

図1. 粟津湖底遺跡から採取した獣類骨コラーゲンのアルカリ処理，XAD-2樹脂処理，限外ろ過の有無による14C年代値の違い

表1

タング・シカン洞窟遺跡のトレンチE5から採取された動物骨試料に対するゼラチン抽出結果

Sample No.

Layer

Basket No.

Gelatin yield (%)

C/N ratio

1L-k1

30.36

6.4

2L-j

2

40.22

7.7

3L-l

3

60.19

5.0

4L-l

4

80.30

6.1

5L-i

513

0.27

6.2

6L-b

616

0.31

6.1

も，長時間の限外ろ過を行うと，ろ過膜

考古発掘団は，2011年度からイラン南部のアル（4.3­5.0 kyrの年代をもつ）からの溶出炭素のセ ン ジ ャン 地 区 ， タ ング ・ シ カ ン 洞 窟 遺 跡

影響により，高分子量ゼラチンの年代が古くなる（A5-3）において精力的に遺跡発掘を行ってお可能性があることを示した．したがって，限外ろり，中期旧石器時代〜新石器時代（約30万〜1万過を行う際は，限外ろ過膜の前洗浄を徹底する年前）の大量の石器や動物骨が出土している．ことともに，ろ過の時間を短く抑えることが重要での遺跡の文化層に年代軸を入れるため，トレンチあると言える．

E5（全6層）の1〜5層から採取された炭化物を用遺跡から出土する骨の14C年代測定のための試いて 14 C年代測定を行った．その結果，1層の炭料調製法について，これまでの我々の研究結果に化物は300−115 BP (n=4)という非常に若い年代基づいて紹介した．骨の有機質の保存状態の良好を，2層の炭化物は26750−26370 BP (n=3)といな骨試料の場合は，ゼラチン抽出のみでも正しいう後期旧石器時代（約3万~1万年前）を，3層の14C年代測定が得られるのに対し，保存状態の悪炭化物は1試料が24380 BP，もう1試料はほぼい骨試料は，ゼラチン抽出のみでは信頼性のある14 C測定限界の5万年より古い年代を示した．さ

14C年代測定が得られないことが多いため，骨ゼらに4，5層の炭化物試料も5万年より古い年代をラチンをさらに純化するために，アミノ酸まで分もつことがわかった．以上の結果から，この遺跡解してXAD-2樹脂により外来炭素を除去する方は後期〜中期旧石器時代の長いシークエンスを法や，限外ろ過によって未変質の高分子量のゼラもっていることが明らかとなった．

チンだけを分離抽出する方法が用いられる．これ

さらに，トレンチE5の1〜6層から採取されたらの方法を用いることにより，骨試料から信頼骨試料に対して14C年代測定を行うため，前述の度の高い 14 C年代値を得ることができる．しかゼラチン抽出法によって，骨ゼラチンを抽出しとし，保存状態の悪い骨試料の場合，続成作用をころ，得られたゼラチンは褐色に着色しており，受けて有機質が変質・分解しているため，脱灰にゼラチン収率も0.3%以下と低い結果となった使用するHCl濃度，骨コラーゲンのアルカリ処理（表1）．また，C/N比は5以上の高い値を示時のNaOH溶液の濃度・処理時間等を適切に設定し，外来有機物が除去しきれておらず，ゼラチンしないと，骨の本質成分までも損失し，14C年代もかなり変質していることがわかる．XRDによ測定に必要なゼラチン量を得ることができないこる結晶構造解析から，これらの骨試料は上層，下とになる．また，化学処理の過程を増やすと，層にかかわらず，いずれの層においても，かなりその分，試料を汚染させる機会も増えるので，骨化石化が進んでいることが示唆された．洞窟遺跡

コラーゲンの保存状態に応じた，最適・最短の内土壌の主成分元素分析の結果，CaOが約試料調製法を用いることが重要である．

20％，P2O5が約5％と，いずれの含有量も高く，骨が土壌中に埋没している間に骨の有機質の分解

イラン南部アルセンジャン地区のタング・シカンが進み，かなり化石化が進行していると考えられ洞窟遺跡の年代測定

る．

筑波大学の常木教授を中心とするイラン-日本

今後，これらの骨試料に限外ろ過を行って高分78

子量ゼラチンを抽出し，14C年代測定を行う予定

Minami M. and Nakamura T., 2000, AMSにしている．

radiocarbon age for fossil bones by
XAD-2 chromatography method. Nucl.

謝辞

Instr. and Meth. in Phys. Res., B172, pp.

安間了日本フィッション・トラック研究会会長

462-468.

からは，第37回フィッション・トラック研究

Minami M., Muto H. and Nakamura T., 2004,

会，共通テーマセッション「考古学と連携」で

Chemical techniques to extract organic

講演する機会をあたえていただきました．また，

fractions from fossil bones for accurate

常木晃教授（筑波大学）には，イラン・アルセ

14C dating. Nucl. Instr. and Meth. in Phys.

ンジャンのタング・シカン洞窟遺跡の炭化物およRes., B223-224, pp. 302-307.

び骨試料の14C年代測定の機会を与えてください

Minami M., Yamazaki K., Omori, T., andました．ここに記して感謝いたします．

Nakamura T., 2013, Radiocarbon datingof VIRI bone samples using ultraﬁltration.

文献

Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res, B294,Brown T.A., Nelson D.E., Vogel J.S., andpp. 240-245.

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中村俊夫, 太田友子, 伊庭功・南雅代, 池田晃

extraction by modiﬁed Longin method.

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一層から出土した木片, 哺乳類骨片, セタシStaﬀord T.W.Jr., Brendel K., and Duhamel

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