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昆虫(キチン)の放射性炭素年代測定および同位体分析

April 22, 2022

昆虫化石の放射性炭素年代測定には、多糖で構成されるキチン質の外骨格を用います。昆虫化石はサンプルサイズ、重量が非常に小さい場合がほとんどで年代測定が困難な物質と考えられてきました。しかし加速器質量分析 (AMS) 技術の進歩により現在では微量の昆虫化石で精確な放射性炭素年代測定が可能です。例: 3-4個の頭部カプセル、5-6個の羽部(Elias, 2010)

昆虫の放射性炭素年代測定

fly exoskeleton昆虫化石のcarbon-14年代測定は考古学や古環境研究において重要なトピックでした。例えば、マンチェスター博物館は昆虫化石とミイラに関して重点的に研究を行いました。例えば、ミイラの腐敗と昆虫発生の関係 (例: Anthrenus museorum L.)、ラッピング過程でミイラに昆虫が取り込まれる事例 (例: Chrysomya albiceps) (David, 1979)が示され、最近のAMS 年代測定によってその裏付けを得ました(Panagiotakopulu et al. 2014)。しかし、ミイラ化の過程で使用された化学物質(例:ビチューメン)が昆虫化石の年代の確かさに影響を与えたのではないかという疑念が生じたため、さらなる検証用に同時代の植物化石の年代測定が行われました(Panagiotakopulu et al. 2014)。

昆虫の安定同位体分析

昆虫化石のキチン質外骨格はその保存性の良さから 安定同位体分析 に適した物質です。条件が良ければ、窒素、炭素、ストロンチウムの同位体比が数百万年保存され、古環境復元の重要な指標となります(Elias, 2010)。昆虫はそれらの同位体を食物や水から取り込むため、時空をまたいだ同位体比の変動をとらえることが可能です。

例えばオオカバマダラの羽根のキチンの ストロンチウム同位体 (87Sr/86Sr) と、羽根と土壌の化学分析データを組み合わせることによって移動パターンの研究が行われました(Flockhart et al. 2015)。炭素・窒素の同位体比も食性、栄養レベルの研究に使用することが可能です。Ant exoskeleton SEMSchimmelmann (2010)は、昆虫のキチンのδ15Nと栄養レベルの関係を明らかにしました。その他にも食嗜好 (Adams et al. 2016)、 食性ニッチ (Santi-Júnior et al. 2018)、 出生起源 (Flockhart et al. 2017) 、 感染症伝播(Schmidt et al. 2011)についての研究があります。

昆虫のキチン質の安定同位体比と環境の関係性は、生命段階や種の違いによりより複雑になります(Gratton & Forbes, 2006)。

Beta Analyticの昆虫キチン質のAMS年代測定

recommended sample size 試料の推奨量 (より少量でも可能 – ご連絡ください)
  • 10-50 mg
carbon dating services 炭素年代測定の納期
  • AMS Standard – 14営業日
  • AMS Priority – 6 営業日
  • AMS Time Guide – 3営業日
analyses included Carbon-14 年代測定に含まれる分析(試料サイズが十分な場合)
  • δ13C
recommended container 推奨容器
  • アルミフォイルに包みZiplockバッグに封入
  • 封筒などではなく丈夫な箱で送付
lab recommendation
  • 料金にはQAレポート、暦年代較正が含まれています。

前処理 – 結果に影響を与える前処理についての理解は不可欠です。前処理についてのご質問やリクエストはいつでもご連絡ください。

放射性炭素年代測定の料金は フォーム からお問合せください。

昆虫キチンの安定同位体分析も可能です。: 安定同位体分析 (δ13C and δ15N)


References:

Adams, M.O., Seifert, C.L., Lehner, L., Truxa, C., Wanek, W. & Fiedler, K. (2016) Stable isotope signatures reflect dietary diversity in European forest moths. Frontiers in Zoology, 13, 37.

David, A.R. Manchester Museum, (1979). Manchester museum mummy project: multidisciplinary research on ancient Egyptian mummified remains. Manchester University Press.

Elias, S.A., (2010). 14 Beetle Chitin Isotope Studies. Developments in Quaternary Sciences, 12, pp.219-222.

Flockhart, D.T., Brower, L.P., Ramirez, M.I., Hobson, K.A., Wassenaar, L.I., Altizer, S. et al. (2017) Regional climate on the breeding grounds predicts variation in the natal origin of monarch butterflies overwintering in Mexico over 38 years. Global Change Biology, 23, 2565–2576.

Flockhart, D.T., Kyser, T.K., Chipley, D., Miller, N.G. and Norris, D.R., (2015). Experimental evidence shows no fractionation of strontium isotopes (87Sr/86Sr) among soil, plants, and herbivores: implications for tracking wildlife and forensic science. Isotopes in environmental and health studies, 51(3), pp.372-381.

Gratton, C. & Forbes, A.E. (2006) Changes in δ13C stable isotopes in multiple tissues of insect predators fed isotopically distinct prey. Oecologia, 147, 615–624.

Panagiotakopulu, E., Higham, T.F., Buckland, P.C., Tripp, J.A. and Hedges, R.E., (2015). AMS dating of insect chitin–A discussion of new dates, problems and potential. Quaternary Geochronology, 27, pp.22-32.

Santi-Júnior, A.D., Botteon, V.W., Mastrangelo, T. & Moreira, M.Z. (2018) Trophic ecology of citrus pests based on stable isotope analysis. Scientia Agricola, 75, 504–508.

Schimmelmann, A., (2011). Carbon, nitrogen and oxygen stable isotope ratios in chitin. In Chitin (pp. 81-103). Springer, Dordrech

Schmidt, O., Dautel, H., Newton, J. & Gray, J.S. (2011) Natural isotope signatures of host blood are replicated in moulted ticks. Ticks and tick-borne diseases, 2, 225–227.

Tripp, J.A., Higham, T.F.G. and Hedges, R.E.M., (2004). A pretreatment procedure for the AMS radiocarbon dating of sub-fossil insect remains. Radiocarbon, 46(1), pp.147-154.

Photo Credits: Karthik Easvur (CC BY-SA 3.0) and USGS (Public Domain) via Wikimedia Commons