Abstract

1.はじめに
1950年代後半から1960年代前半にかけて汎世界的に行われた大気圏内核実験により,大気中14C濃度は数十年間に急増と急減を示した(Hua et al., 2013). 近年では，核実験由来高濃度¹℃(グローバルな経年変動を記録)をトレーサーとして，科学捜査へ利用する研究が注目されている．なかでも，ヒト歯牙エナメル質中¹℃を用いた誕生年推定法は，±3年と非常に優れた精度を誇り，身元不明遺体の個人特定の際，有力な情報となる(Spalding et al., 2005; Calcagnile et al., 2013).この方法は日本では未だ導入されておらず，主に北米・北欧地域における利用に留まっている. 2.誕生年推定法の概要と日本での利用における問題点図１には誕生年推定方法の2.0概念図を示した。まず、エナ1.9メル質中14C濃度より，大気大気中14C濃度1.8中¹4C濃度変動のグラフ上を(Hua et al., 2013) 1.7道うことで年代を得る。その1.6後，与えられた年代から「エ1.5ナメル質の形成年齢」を差し1.4引く．この値が誕生年となる． 1.3歯牙エナメル質中¹4C濃度を1.2用いた人体年齢精密推定法1.1を，日本人に対し用いるためTナメル等の1.0形成年前には以下の２つについて検討0.9しなくてはならない1980 1990 2000 1950西暦（年） ①日本人菌牙エナメル質と図1エナメル質中14C濃度より誕生年を導く方法の概念図大気中¹℃濃度の差Fig.1 Determination of the Date of Birth from 14C in tooth enamel上述のように，この方法は，大気中14C濃度との直接比較により，年代を導く．したがって，日本における大気中¹⁴C濃度変動(NH zone2, Hua et al., 2013)と日本人歯牙中¹℃濃度との間の差が無視できる程度であることを確認しなくてはならない. ②人種による歯牙組織形成年齢の違い菌牙組織の形成年齢は人種によって異なることが知られており(Smith 1991),例えば,第三大臼歯の形成年齢は，アメリカ人女性で14.0歳(Nolla 1960)，日本人女性で11.4歳(田中・大東，1992)であるとされる.したがって,日本人の誕生年推定を行う際には,日本人の値を用いなくてはならない.表1に日本人二ナメル質の形成年齢を示した.表1日本人衛牙エナメル質の形成年齢
上顎下顎1-3：西原・大束(1989)上顎4-7：田中(1988)下顎4-7：大東ほか(1997)上顎下顎8：田中・大東(1992)但し，核実験期の¹℃濃度変動はパルス状の変動をしているために，複数のエナメル質の形成年の候補が出てきてしまう．この問題の解決のため，種類が異なる複数の歯牙エナメル質を用いる方法が挙げられているが，その他にも菌根中炭素成分を用いる方法が提案されている (Cook et al., 2006; Alkass et al., 2013) . 歯根はエナメル質よりも後に形成される、したがって，歯根中炭素の年代を算出し、エナメル質年代との比較を行うことで，エナメル質形成年を絞り込むことが可能となる．しかしながら，歯根中の炭素成分は有機成分(コラーゲン)と無機成分(アパタイト)が存在する．両者を同時に測定した先行研究はなく，誕生年推定に用いるにあたり，どちらが適当であるかも明らかにされていない．したがって，本研究では，歯根中有機成分・無機成分の1℃濃度の比較を行2.本研究の目的は，「歯牙エナメル質中14C濃度を用いた年齢推定法の日本における導入」である.
3.試料と研究方法
菌科医より提供して頂いた歯牙試料より，エナメル質試料44点（核実験以前13点，核実験期以降31点)，歯根コラーゲン7点，歯根無機質9点の計60点を測定に用いた.各試料は，化学処理によって洗浄した．エナメル質及び無機質はリン酸分解，コラーゲンは燃焼により，CO₂ガスを生成した．CO₂は精製後，一部分取し，質量分析計MAT-252によるδ¹³C値の測定，残りは鉄触媒を用いた水素還元法により，グラファイトを調製し，タンデム加速器にて¹⁴C濃度の測定を行った.
4.結果と考察
4-1.歯牙エナメル質中¹℃濃度と大気中¹℃濃度の差について図2は,大気中1℃濃度変動(Hua et al., 2013; Reimer et al., 2013)のグラフ上に歯の持ち主の誕生年から推定されるエナメル質試料の形成年代に対して，¹℃濃度をプロットしたものである．すなわち試料については，横軸は形成年でプロットしてある。全体的にエナメル質中1℃濃度の変動傾向は，大気中と類似しており，誕生年推定を行うにあたり，推定年のズレは小さいと考えられる．特に，1955年以前の試料中¹℃濃度が核実験期高濃度¹℃を記録していないことから，エナメル質中炭素成分はエナメル質形成後の炭素の取り込みや置き換わりがないことが示唆される．図２中で丸で囲った３点の試料に関しては，同時期の大気中14C濃度と比較し，著しく低い値もしくは高い値を示した試料であり，大気中2.0 14C濃度に対し,約40%程度外1.9 1.8れた値を示した．これらは,いずれも1961-1963年の大気1.6 ItCAL13, Reimer et al., 2013)中¹ ℃濃度の急増期(約1.5 35-40%/年)に形成されたものである。エナメル質の形成年区2ニナメル質中14C濃度の測定結果及び大気中14C濃度変動Fig.2 14 C concentration of tooth enamel and variation of atmospheric  14C丸で囲んだ点は大気中14C濃度との差が特に大きい点齢は，土1年程度の個人差がある事が知られており，この時期に限り，その僅かな差が大きな濃度差を生じ得る．個人差が原因と考えられるズレが推定結果に出てくることが推察されるが，誕生年推定を行う上では，大気中と日本人歯牙の14C濃度の差はほぼないといえる.
4-2.エナメル質を用いた誕生年推定
核実験期以前の試料の結果を図3aに示す.大気中1℃濃度の変動が乏しい時期であるため,推定年代の誤差が非常に大きく，15-20年程度を示した．実際の誕生年との差を求めると，9±8年(実際の誕生年と推定誕生年の中央値の差の絶対値の平均値±1σ)であった．年代を絞り込むためには他の法医学的手法との組み合わせを検討する必要があると言える.推定誕生年の中央値に注目すると，いずれの試料でも，1920-30年に値が集中するという特徴が挙げられる。特に1940-50年を誕生年とする試料でも同様の傾向が見られるため，この点については留意しておく必要がある.骨の形態学的な評価などの手法では，死亡時の年齢はわかるものの，具体的な死亡時期や生存期間については絞り込めない．その点に対し，本研究方法を用いることで，具体的に年代を与えることができるという点において非常に有用である.図3誕生年推定の結果(3a.核実験期前，3b.核実験期以降) Fig.3 Date of birth estimation (3a. Pre-bomb, 3b. Post-bomb)一方，核実験期以降では，R²=0.976と非常に高い正の相関を示した(図3b)．実際の誕生年との差は1.7±1.4年 (n=31)であり，この値は，先行研究の誤差1.6±1.3年(n=33, Spalding et al., 2005)， 1.8 ± 1.3年(n=66, Alkass et al., 2013)と同水準である.この値はエナメル質形成時期の個人差の期間を示しているものと考えられる.以上より，日本人歯牙の成長評価を用いることにより，先行研究と同精度の年齢推定が可能であり，人種による形成年齢の違いは適切な年齢のデータを用いることで解決可能であると言える.
4-3.歯根中炭素成分の相互比較
菌根のコラーゲンと無機成分の測定結果を，図5に示す．両者の¹℃濃度は互いに非常に近い値を示した．両者のわずかな差は，形成時期の違いを示すと考えられる．両者の¹℃濃度の大小関係は，1963年の大気中14C濃度ピークを境に入れ替わり，1964年以降は，無機炭素が相対的に小さい値を示した．したがって，菌根無機炭素は有機成分より後に形成されると推測される．歯根の有機・無機成分で互いに示す年代は変わるものの，その差が非常にわずかであることから、エナメル質の年代の絞り込みに用いる場合には，有機・無機成分のいずれを用いても問題ないと言える.実際の科学捜査の現場で用いる際には，遺体の損傷状態に応じて選択すれば良い. (例えば,有機成分は炭素量が多いものの、火事現場の犠牲者では利用できない。）
5.まとめ
日本人歯牙中1℃濃度は,核実験期以降では,大気中1℃濃度変動とほぼ等しい.日本において,菌牙エナメル質を用いた年齢推定法を利用する場合，日本人の歯牙形成年齢を用いることで，実際の誕生年と推定誕生年の差が1.7±1.4年と海外における先行研究と同精度で決定することが可能である.菌根中の無機成分は有機成分よりも後の時代のものを反映していることがわかった。両者の間には，相対的な年代差があるものの，その差は極めて小さく，エナメル質の複数の候補年代を絞り込むにはどちらの利用も可能である。本研究の結果より，日本における歯牙を用いた人体誕生年の精密推定法確立のための土台が完成された。本研究を行うにあたり，名古屋大学の西澤邦秀名誉教授，愛知学院大学歯学部の加藤一夫准教授を始め、田口祐一氏及び中村文彦氏には歯牙試料を提供して頂きました.試料処理においては，名古屋大学年代測定総合研究センターの池田晃子氏，太田友子氏，西田真砂美氏にご指導頂きました.この場を借りて重ねて感謝申し上げます. Alkass, K., Satoh, H, Buchholz, B.A., Bernard, S., Holmlund, G., Senn, D.R., Spalding, K.L. and Druid, H., 2013, Analysis of Radiocarbon, Stable isotopes and DNA in Teeth to Facilitate Identification of Unknown Decedents. PLOS ONE, Vol. 8, Issue7, e69597. Calcagnile, L., Quarta, G., Cattaneo, C. and D'Elia, M., determining 14C content in different human tissues: implications for application of 14C bomb spike dating in forensic medicine. Radiocarbon 55, 1845-1849. Cook, G. T., Dunbar, E., Black, S. M., and Xu, S., 2006, A preliminary assessment of age at death determination using the nuclear weapons testing 14C activity of dentine and enamel. Radiocarbon, 48, 305–310.大東美穂・園本美恵・木村圭子・三村雅一・嘉藤幹夫・大東道治, 1997,下顎永久歯の石灰化に関する研究.小児歯科学雑誌35(1), 96-110. Hua, Q., Barbetti, M. and Rakowski, A.Z., 2013, Atmospheric radiocarbon for the period 1950-2010. Radiocarbon, 55, 2059-2072.西原五郎・大東道治, 1989,菌の石灰化に関する臨床的研究 -とくに永久菌前菌部について-.歯科医学, 52(6), 771-810. Nolla, C. M., 1960, The development of the permanent teeth. Journal of Dental Children, 27, 254-263. Reimer, P. J., Bard, E., Bayliss, A., Beck, J.W., Blackwell, P.G., Bronk Ramsey C., Buck C.E., Cheng, H., Edwards, R.L., Friedrich, M., Grootes, P.M., Guilderson, T.P., Haflidason, H., Hajdas, I., Hattè, C., Heaton, T.J., Hogg, A.G., Hughen, K.A., Kaiser, K.F., Kromer, B., Manning, S.W., Niu, M., Reimer, R.W., Richards, D.A., Scott, E.M., Southon, J.R., Turney, C.S.M. and van der Plicht J., 2013, IntCal13 and MARINE13 radiocarbon age calibration curves 0-50000 years calBP, Radiocarbon 55(4), 1869-1887. Smith, B.H., 1991, Standards of human tooth formation and dental age assessment, Advances in Dental Anthropology, Wiley-Liss Incorporation, 143-168. Spalding, K. L., Buchholz, B. A., Bergman, L. E., Druid, H., and Frise' n, J., 2005, Forensics: age written in teeth by nuclear tests. Nature, 437, 333-334.田中克, 1988,歯の石灰化に関する研究-特に永久臼歯について.歯科医学, 51(4), 739-800田中利一・大東道治, 1992,第三大臼歯の発育についての臨床的研究 –オルソパントモグラムによる親察-.歯科医学55(4), 337-348法医学上，重要な目的の一つには，身元不明遺体の個人特定が挙げられる．近年，核実験由来¹℃を利用することでヒトの年齢推定を行う研究が北欧・北米で多く行われつつある.中でもヒト歯牙エナメル質中1℃を用いた護生年推定は，土3年以内とかなりの高精度を誇る。しかしながら，日本においては，大気中¹℃濃度と日本人歯牙中¹℃濃度の間の差が明らかにされていないこと，人種による形成年齢の違いが存在することなどが原因で，このような研究は進展していない.本研究では，日本人歯牙を利用した誕生年推定法の確立を目指した．エナメル質に限らず，歯根中有機・無機成分の測定を行うことで，複数与えられるエナメル質形成年を１つに絞り込む方法を提示した．エナメル質について，日本人の形成年齢を用い，実際の誕生年と推定誕生年の差を算出したところ,核実験期以降において, 1.7±1.4年であった.これは,先行研究でのスウェーデン人,アメリカ人における値とほぼ同精度を示す値である.日本人歯牙中1℃を用いた人体年齢の精密推定は，高い精度で行えることが明らかになった．本研究の成果を利用することで日本における身元不明遺体の個人特定を目的とした科学捜査の際に,誕生年という非常に有用な情報が提供できる.