Padrões geográficos da dieta humana através da análise isotópica de
unhas
Gabriela Bielefeld Nardoto
Jim Ehleringer, Jean Ometto, Luiz A. Martinelli
University of Utah
10.000 anos atrás
Caçadores - coletores
Agricultores
Agricultura
Caça
Últimos 100 anos: aumento incomparável na produtividade crescimento populacional explosivo das últimas décadas
Estima-se que a população mundial atinja 8 billhões
no ano de 2020
“Dieta do Supermercado”
• as pessoas que vivem nos grandes centros urbanos, têm acesso a uma grande variedade de produtos alimentícios: consumo muito maior de energia oriunda da queima de combustíveis fósseis do que energia física
• o comércio de alimentos no mundo tem atingido dimensões enormes, levando a um significante intercâmbio de carbono e nitrogênio entre diferentes regiões geográficas
Em áreas mais isoladas,
particularmente de países menos
desenvolvidos, a maioria dos
alimentos continua sendo produzida, comercializada e
consumida localmente.
Dieta e isótopos de carbono e nitrogênio
• As razões isotópicas de carbono e nitrogênio são incorporadas em todos os itens alimentares
• Os consumidores incorporam um sinal isotópico integrado em seus tecidos, como unha, cabelo, músculo, etc… oriundo de todos os alimentos por eles consumidos
Muitos estudos têm usado as composições isotópicas de C e N dos consumidores para se conhecer melhor o
metabolismo e a dieta alimentar recentes tanto do indivíduo como de uma população
Isótopos estáveis de C: 12C e 13C
fracionamento isotópico durante a FOTOSSÍNTESE
Plantas C3: CO2 processo de Benson-Calvin – 3 átomos de C
13C entre -32 e -24‰
Plantas C4: CO2 processo de Hatsch-Slack - 4 C
13C entre -14 e -9 ‰
Isótopos estáveis de carbono
stomataestômato
Isótopos estáveis de N: 14N and 15N
A variação na composição isotópica de N encontrada tanto em plantas como animais depende da composição isotópica de N das substâncias por eles assimiladas:
15N = 0 ‰ - leguminosas (feijão, soja) - processo de Haber-Bosch –
produção de fertilizantes
15N >> 0 ‰ – alimentos que utilizam produtos derivados da MO (amônio e nitrato do solo)
Os alimentos de origem animal são mais ricos em 15N do que os de origem vegetal
Isótopos estáveis de nitrogênio
Bases para se usar a composição isotópica de C e N de um tecido animal para inferir sobre
dieta:
existe um enriquecimento isotópico ao longo da cadeia trófica de: ~ 0,5 ‰ para 13C e 3,0 ‰ para 15N em cada etapa
as razões isotópicas encontradas em um tecido (como unha e cabelo) de um consumidor (como o homem) representam o balanço entre as entradas e saídas relacionadas ao processo digestivo
a dieta dos consumidores não flutua muito considerando uma escala de tempo semanal
as razões isotópicas de C e N das proteínas, incluindo a queratina presente na unha, correlacionam com os valores da dieta com um todo
• determinar a razão isotópica de C e N em unhas de um número significativo de pessoas vivendo em diferentes regiões geográficas com distintas fontes protéicas (onívoros e vegetarianos) assim como de vários itens que compõem a dieta dessas pessoas.
(i) será que nesta “era dos supermercados” ainda é possível reconhecer diferenças isotópicas entre as dietas de regiões geográficas diferentes?
(ii) será que ainda é possível reconhecer diferenças isotópicas entre pessoas vivendo em grandes aglomerados urbanos daquelas vivendo em locais mais isolados?
Objetivo
• A razão isotópica de C e N de unhas humanas foram analisadas utilizando um espectrômetro de massas para razões isotópicas em:
320 brasileiros (SE-Brasil)
490 norte-americanos (W-USA) 35 europeus (W-Europe) 7 chineses (Beijing)
Metodologia
• todos os voluntários eram maiores de 18 anos
• cada amostra foi coletada pelo próprio doador que, com a ajuda de cortador de unhas de metal, retirou a parte mais distal da unha da mão
Amostragem:
• 22 indivíduos da cidade de Santarém, PA, situada na confluência dos rios Amazonas e Tapajós
•15 indivíduos da comunidade de São Jorge situada na FLONA-Tapajós
•6 indivíduos da comunidade Jamaraquá localizada na margem do rio Tapajós
•10 indivíduos da comunidade Socorro localizada na margem do “Lago Grande do Curuai” – Rio Amazonas
Santarém – estudo de caso
• itens alimentares para análise isotópica de C e N
de supermercados e restaurantes nas áreas metropolitanas de
Piracicaba - SP – Brasil
Salt Lake City – Utah - EUA
• itens que foram produzidos na região de Santarém
• os alimentos foram agrupados de acordo com a tabela de classificação das “commodities” da FAO (FAOSTAT data
2004)
Coleta dos alimentos
Composição isotópica de C e N para as categorias da FAO
Alimento 15N 13C n
Plantas C3 2.9 2.8-26.1
1.9151
Plantas C4 1.0 1.7-11.2
0.616
Produtos animais4.5
2.3-16.8
2.6174
Frutos do mar12.1
2.8-19.2
2.026
Padrões geográficos da dieta humana atual
7.0
7.5
8.0
8.5
9.0
9.5
10.0
10.5
11.0
-22.0 -21.0 -20.0 -19.0 -18.0 -17.0 -16.0 -15.0 -14.0
13C (‰)
15 N
(‰
)SE-Brazil W-USA W-Europe Beijing
Plantas C4 Plantas C3> origem vegetal
> origem animal
SE-Brasil x W-EUA
7.0
7.5
8.0
8.5
9.0
9.5
10.0
10.5
11.0
11.5
12.0
-22.0 -21.0 -20.0 -19.0 -18.0 -17.0 -16.0 -15.0 -14.0 -13.0 -12.0
13C (‰)
15 N
(‰
)
omnivores Brazil
vegetarians Brazil
omnivores USA
vegetarians USAvegetarianos - EUA
onívoros - Brasil
vegetarianos - Brasil
onívoros - EUA
9.0
9.5
10.0
10.5
11.0
11.5
12.0
12.5
13.0
13.5
14.0
-21 -20 -19 -18 -17 -16 -15 -14
13C (‰)
15 N
(‰
)
SE-Brasil
Cidade de Santarém
São Jorge
Socorro
Jamaraquá
Caso de estudo -Santarém
Portanto…
a composição isotópica de C e N de pessoas vivendo em pequenas vilas isoladas na Amazônia refletiu a composição isotópica dos itens alimentares produzidos e obtidos localmente
apesar da estrutura econômica mundial atual (“era dos supermercados”), com tendências de homogeneização cultural, foram detectadas algumas diferenças na composição isotópica das pessoas vivendo em diferentes áreas geográficas
• práticas alimentares tradicionais diferentes entre as regiões
• fontes de C e N dos itens alimentares diferentes entre regiões
e assim…
por mais que exista um “intercâmbio alimentar”, a produção regional de alimentos ainda predomina ficando
refletida nos valores isotópicos das unhas das respectivas populações humanas
Somos especialmente gratos a todos aqueles que tornaram possível a realização desse trabalho doando um parte de sua
unha
Colaboradores:
Dr. Epaminondas Ferraz - CENADr. Marcelo Z. Moreira - CENADr. Steven Silva - USGSDr. Carol Kendall - USGS
Assistência técnica:
Lesley Chesson – SIRFERJohn Howa - SIRFERHaley Sandoval - SIRFERRafaela Delfini - CENA