Materiales y Métodos

La muestra utilizada en esta investigación corresponde al cálculo extraído de 22 piezas dentales permanentes correspondientes a igual número de individuos con edades superiores a 15 años (Tablas 1 y 2). Ya que la formación de cálculo está determinada por factores específicos de las poblaciones tales como la higiene bucal, la edad, la dieta y el uso de dientes como tercera mano (^{White 1997}), se excluyeron los individuos subadultos, para tener mayor control de la muestra. Además, el amplio rango de edad favoreció la inclusión de una mayor cantidad de individuos que presentaron piezas dentales con cálculo dental. La excavación del sitio Aerocafé estuvo a cargo del Centro de Museos de la Universidad de Caldas entre los años 2005 y 2012 y las labores de laboratorio continuaron entre los años 2007 y 2016 (^{Herrera et al. 2016}). Este proyecto formó parte de una operación de salvamento antes de la construcción del Aeropuerto del Café y comprende un área de 110 ha, en donde se identificaron claramente tres zonas topográficas: (1) superficies de cimas de las colinas, con gran concentración de evidencias arqueológicas; (2) terrazas naturales formadas en las pendientes menos pronunciadas de las laderas de las colinas, que también han sido intervenidas por los seres humanos, y (3) pendientes pronunciadas en las cuales no se ubicaron sitios arqueológicos (Herrera et al. 2016). La excavación del sitio El Edén se realizó entre los años 2016-2017 durante el proyecto de arqueología preventiva por la construcción de infraestructura vial de la Variante La Paz (^{Aldana et al. 2017}). Ambos sitios se encuentran en la cuenca del Río Chinchiná (Figura 1), con un clima templado semihúmedo, lo cual hace que sea una zona con condiciones idóneas para el cultivo de diferentes vegetales.

Tabla 1 Distribución de la muestra. 

Figura 1 Ubicación geográfica de la cuenca del Río Chinchiná en el departamento de Caldas y de los sitios arqueológicos Aerocafé (Palestina) y El Edén (Chinchiná). Geographical location of the Chinchiná river basin in Caldas Department as well as of the archaeological sites in Aerocafé (Palestina) and El Edén (Chinchiná). 

Para la extracción y procesamiento del cálculo, se tuvo en cuenta el protocolo de ^{Middleton (1993}) adaptado a las características del cálculo dental humano. Asimismo, se consideró la propuesta de ^{Zucol (2003}) con algunas modificaciones. Las piezas dentales fueron limpiadas con un cepillo suave que permitiera desprender las partículas de polvo adherido a la superficie del diente antes de extraer el cálculo dental, lo que se realizó de forma manual y con ayuda de una pinza odontológica que permitió desprender el cálculo adherido a la superficie dental (Figura 2).

Figura 2 Procedimiento para la extracción manual del cálculo. (A) maxilar superior izquierdo; (B) cálculo en primer molar superior izquierdo; (C) limpieza de la superficie; (D) retirada manual del cálculo y (E) embalaje de la muestra en tubo Eppendorf de 1,5 ml y posteriormente puesto en una bolsa hermética. Procedure for manual extraction of calculus. (A) left upper jaw; (B) calculus in left upper first molar; (C) cleaning of the surface; (D) manual removal of the calculus and (E) packing of the sample in a 1.5 ml Eppendorf tube and then placed in an airtight bag. 

El depósito de cálculo fue puesto en un crisol y macerado suavemente a temperatura ambiente, sin hacer uso de reactivos. Posteriormente, las muestras fueron depositadas en tubos de ensayo, a los cuales se les adicionó ácido acético glacial al 10% durante cinco horas para disolver los cálculos. Durante el proceso, los tubos permanecieron aislados y tapados para evitar la contaminación con partículas propias del ambiente. Finalizando el procedimiento anterior, las muestras fueron puestas en el ultrasonido por 15 a 30 segundos para asegurar la disolución de las partículas del cálculo. El contenido de los tubos se tamizó y se centrifugó a 2.500 revoluciones durante cinco minutos. Este paso se realizó dos veces, cambiando el agua destilada para asegurar la eliminación de los residuos de ácido. A los residuos obtenidos se les agregó agua destilada y se fijaron en una solución de etanol para evitar la proliferación de hongos. La solución con el cálculo procesado se aplicó con una pipeta sobre el portaobjetos puesto sobre una placa de calentamiento a 70 °C por unos pocos segundos, con el fin de evaporar el agua destilada. Por último, se montó la lámina cubreobjetos sellándola con bálsamo de Canadá y manteniéndola sobre la placa calentadora a 70 °C por 12 horas (^{Gil 2011}; ^{Lalueza-Fox et al. 1996}; ^{Ramírez y Otálora 2004}; ^{Wesolowski et al. 2007}).

Para la identificación y el recuento de fitolitos, se utilizó microscopía convencional, a través del microscopio petrográfico (marca Nikon eclipse 90i), equipado con objetivos de aumento mínimo (20x), alto (40x) e inmersión de aceite (100x). Se localizaron las partículas de sílice con el objetivo alto y posteriormente se realizó el acercamiento con el objetivo 100x, con el fin de discriminar pequeñas formas y ornamentaciones superficiales existentes. Las imágenes fueron tomadas con una cámara Nikon DS-il con el objetivo de 100x y tratadas con el programa NIS-Elements.

La descripción de los fitolitos se realizó teniendo en cuenta los grupos según ^{Bertoldi de Pomar (1971}), el International Code for Phytolith Nomenclature-ICPN 1.0 (^{Madella et al. 2005}) y la clasificación taxonómica propuesta por ^{Piperno (1988}, 2006). Los datos se procesaron en el programa Tilia versión 2.6.1.

Resultados

Un total de 386 fitolitos fueron recuperados a partir del cálculo dental de 22 muestras dentales (Figura 3). Las muestras 1, 3, 7 y 15 no presentaron recobro de fitolitos, lo cual puede estar relacionado con la poca concentración de cálculo recolectado en ellas.

Figura 3 Distribución de los fitolitos identificados en cada muestra. Distribution of phytoliths identified in each sample. 

Fue identificada una amplia diversidad de asociaciones fitolíticas, predominando las formas elongadas (n=105; 27,2%), trapeciformes (n=62; 16,1), globulares (n=50; 13%), cuneiformes-buliformes (n=46; 11,9%), bilobadas (n=32; 8,3%), silla de montar (n=26; 6,7%), rondel o cónicos (n=24; 6,3%) y paralepipedal buliformes (n=21; 5,4%). En menor proporción, se identificaron formas irregulares (n=10; 2,6%), aciculares (n=4; 1,0%), acanaladas (n=3; 0,8%), en cruz (n=2; 0,5%) y reticuladas (n=1; 0,3%).

Los morfotipos elongados son consistentes con la presencia de dicotiledóneas (Figura 4A), plantas con flor y semillas con dos cotiledones. A esta clase se asocian familias como Asteraceae (lechuga y girasol) y Solanaceae (tomates y papas), importantes para la alimentación humana. Por otro lado, los elementos elongados con estructura festoneada se asocian con la presencia de monocotiledóneas (Figura 4B), plantas con flor y semillas con un solo embrión o cotiledón. Dentro de esta división de plantas se incluyen familias como Poaceae, Cyperaceae, Arecaceae, Bromeliaceae, Cannaceae, Palmae, entre otras.

Figura 4 Afinidades asociadas a los fitolitos: (A) Dicotiledoneae: Elongado; (B) Monocotiledoneae: Elongado festoneado; (C) Festucoideae: Trapeciforme: (D) Festucoideae: Silla de montar; (E) Festucoideae: En cruz; (F) Bambusoideae: Bilobado; (G) cf. Chusquea: Trapeciforme; (H) Panicoideae: Silla de montar; (I) Zea mays: Rondel; (J) Panicoideae: Bilobado; (K) Panicoideae: En cruz; (L) Chloridoideae: Silla de montar; (M) Poaceae: Cuneiforme-buliforme; (N) Bromeliaceae: Globular; (O) Cannaceae: Globular; (P) cf. Attalea: Globular; (Q) Heliconia: Acanalado “Trough body”; (R) Buliforme; (S) Acicular; (T) Irregular. Affinities associated with phytoliths: (A) Dicotyledons: Elongate; (B) Monocotyledons: Dentritic elongate; (C) Festucoideae: Trapeziform; (D) Festucoideae: Saddle; (E) Festucoideae: Cross; (F) Bambusoideae: Bilobate; (G) cf. Chusquea: Trapeziform; (H) Panicoideae: Saddle; (I) Zea mays: Rondel; (J) Panicoideae: Bilobate; (K) Panicoideae: Cross; (L) Chloridoideae: Saddle; (M) Poaceae: Cuneiform-buliform; (N) Bromeliaceae: Globular; (O) Cannaceae: Globular; (P) cf. Attalea: Globular; (Q) Heliconia: Trough-bodied grooved; (R) Bulliform; (S) Acicular; (T) Irregular. 

Dentro de la familia Poaceae, se reconocieron diversos morfotipos compartidos entre subfamilias, sin embargo, estos presentan características estructurales exclusivas (p.ej., ornamentación, simetría, tamaño) que permiten clasificar y discernir entre ellas.

La subfamilia Festucoideae se relacionó con fitolitos trapeciformes (Figura 4C), con forma de silla de montar (Figura 4D) y en cruz (Figura 4E). Esta familia está compuesta por 3.000 especies aproximadamente, entre las que se incluyen cereales como el maíz (Zea mays) en América, el arroz (Oryza sativa L.) y centeno (Secale cereale L.) en Asia, la cebada (Hordeum vulgare L.) y la avena (Avena sativa L.) en Europa y el sorgo (Sorghum spp.) en África (^{Barnard y Frankel 1964}).

La subfamilia Bambusoideae, considerada como una de las gramíneas más antiguas en el planeta con 86 géneros y 1.000 especies de bambúes, se identificó a través de fitolitos bilobados (Figura 4F) y un fitolito trapeciforme (Figura 4G) representante del género Chusquea. Esta familia se caracteriza por presentar estructuras vegetativas complejas que varían de acuerdo a la ubicación geográfica prefiriendo ambientes húmedos como la selva tropical y subtropical, aunque también crecen en zonas secas.

La subfamilia Panicoideae se constituye de morfotipos en forma de silla de montar (Figura 4H), tipo rondel (Figura 4I), bilobados (Figura 4J) y en cruz (Figura 4K), asignados a la especie Zea mays, la cual representa uno de los cereales más importantes en la alimentación humana desde tiempos prehispánicos (^{Piperno y Flannery 2001}). Asimismo, la subfamilia Chloridoideae, constituida por 140 géneros y 1.400 especies, fue relacionada con un fitolito en forma de silla de montar (Figura 4L). Esta subfamilia es frecuente en zonas tropicales asociada a pastizales. También se recuperaron formas cuneiformes-buliformes asociadas a Poaceae (Figura 4M) sin determinación a nivel genérico debido a sus propiedades físicas.

Los fitolitos con forma globular fueron asociados a las familias Bromeliaceae (Figura 4N), Cannaceae (Figura 4O) y Arecaceae (Figura 4P). La morfología entre estas familias es similar, sin embargo, se observaron características específicas que permitieron la identificación individual entre las mismas. Dentro de Arecaceae, se identificaron morfotipos conferidos al género Attalea, con forma globular equinada, diámetro entre 5-18 µm, superficie lisa entre las equinas y distribución homogénea en toda la superficie. Por su parte, las Cannáceas están representadas por fitolitos semiesféricos equinados, diámetro entre 10-30 μm, equinas irregulares variables en tamaño y altura y superficie entre equinas rugulada a granulada. Por último, los elementos identificados como fitolitos de Bromeliáceas presentaron formas esféricas equinadas muy pequeñas, diámetro de 5 μm y equinas puntiagudas. Los fitolitos con forma acanalada trough body (^{Dickau et al. 2017}) fueron conferidos al género Heliconia (Figura 4Q). Finalmente, los morfotipos paralepipedal buliforme (Figura 4R), aciculares (Figura 4S) e irregulares (Figura 4T) fueron clasificados como indeterminados debido a que no fueron consistentes con ningún taxón identificado previamente.

Según el sexo, se encontró mayor cantidad de fitolitos en el cálculo proveniente de individuos femeninos. No obstante, las afinidades botánicas son similares en ambos sexos. Debido principalmente a la distribución de la muestra, en donde fue analizado el cálculo dental de un solo individuo asociado al periodo Temprano (<100 AC-600 DC), no fue posible realizar una comparación que permitiera ver diferencias por periodos. Sin embargo, a diferencia del periodo Tardío, no se identificaron fitolitos relacionados a las subfamilias Chloridoideae, Bromeliaceae, Cannaceae y géneros específicos conferidos a Heliconia y Chusquea en este periodo Temprano.

La información mencionada indica que la mayor cantidad de fitolitos observados en esta investigación son consistentes con gramíneas, lo esperado ya que esta familia es la mayor productora de cristales de sílice. Además, muchos de estos fitolitos poseen propiedades de diagnóstico taxonómico. Por otra parte, su distribución es cosmopolita y se extiende desde los círculos polares hasta las zonas más bajas a nivel del mar (^{Piperno y Pearsall 1998}).

Discusión

La remoción del cálculo dental a partir de dientes procedentes de contextos arqueológicos, y su posterior procesamiento, ha demostrado ser un medio eficaz y no destructivo para recuperar microrrestos de plantas (^{Henry y Piperno 2008}; ^{Leonard et al. 2015}; ^{Musaubach y Berón 2016}).

La identificación de fitolitos en el cálculo dental de individuos prehispánicos de la cuenca del Río Chinchiná, aporta una imagen aproximada de la dieta de estas sociedades. A pesar de que no todas las plantas consumidas por estos habitantes producen fitolitos, y aunque muchas de las plantas que sí los producen pueden estar ausentes en las muestras de cálculo analizadas, este estudio ha permitido obtener una considerable cantidad de nuevas informaciones que indican que una variedad de plantas, incluyendo palmas y cereales como el maíz, se utilizaron en la época prehispánica. Las diferencias en la presencia de afinidades botánicas según el sexo y el sitio son escasas, lo cual coincide con el análisis de las patologías bucodentales registradas en el sitio Palestina, en donde la caries, los abscesos, el cálculo y el desgaste dental se presentaron de forma similar entre hombres y mujeres, sugiriendo una alimentación igualitaria, con prácticas culturales semejantes (^{Yepes 2020}). No obstante, los individuos femeninos mostraron mayor cantidad de morfotipos en el cálculo dental, lo cual puede relacionarse con actividades realizadas por las mujeres como la masticación del maíz para la fermentación de chicha (^{Rodríguez-Cuenca 2003}, ²⁰⁰⁶) y la falta de higiene bucal, favoreciendo la preservación de fitolitos en el cálculo dental. Asimismo, en el periodo Temprano (<100 AC-600 DC) no se observaron algunas afinidades botánicas como Chloridoideae, Bromeliaceae, Cannaceae, Heliconia y Chusquea, lo que puede obedecer al tamaño de la muestra. En el sitio El Edén el cálculo tiene mayor prevalencia en los hombres, sugiriendo que en este sitio algunos individuos masculinos consumieron alimentos más duros y fibrosos o al menos de forma más frecuente, causantes de un desgaste severo con consecuente exposición de la cámara pulpar y abscesos (Yepes 2020). La frecuencia de la caries dental puede estar relacionada con un consumo elevado de alimentos con altos contenidos de carbohidratos presentes en algunas plantas como Poaceae (maíz) y Bromeliaceae (piñas). Asimismo, el consumo de plantas con alto contenido de fitolitos pudo contribuir con el desgaste dental severo presente en estas comunidades (^{Piperno 1988}; Yepes 2020).

Por otro lado, los fitolitos identificados en esta investigación permiten complementar la información obtenida durante un estudio previo de isótopos estables realizado en la región, en el cual se incluyó el análisis de individuos del periodo Tardío, localizados en el municipio de Palestina (600-1600 DC). Los resultados indican que estos individuos presentaron una dieta mixta, compuesta por plantas C₃ y C₄ y una variedad de alimentos como el maíz, la calabaza, el frijol, el maní y diversos frutos. Además de tubérculos de altura C₃ como papa y arracacha y algunas frutas disponibles en la zona, con menos consumo de productos cárnicos (^{Osorio 2012}).

Las tierras semihúmedas con suelos fértiles favorecieron la alta productividad de cultivos en la región de la cuenca del Río Chinchiná, lo cual fue fundamental para el desarrollo de estas comunidades que incluyeron en su alimentación el consumo de plantas de las familias gramíneas (Poaceae) y palmas (Attalea), las cuales han sido identificadas en el registro arqueológico desde ocupaciones precerámicas (^{Aceituno y Lalinde 2011}; ^{Aceituno y Loaiza 2007}). Esto coincide con la información obtenida a partir de macrorrestos vegetales reportados por el proyecto Areocafé, donde se identificó el uso de palmas (Attalea y Bactris) en las ocupaciones precerámicas, además del maíz (Zea mays) y de la vegetación secundaria de diferentes familias: Eufhorbiaceae, Fabaceae, Rubiaceae, Cyperaceae y Poaceae (^{Júyar 2014}). Por otra parte, el estudio de las herramientas líticas, como los instrumentos bifaciales multiuso enmangables, ha contribuido recientemente a dar cuenta de implicaciones regionales ligadas a problemáticas del poblamiento temprano, uso del espacio, manejo y domesticación de plantas durante el Holoceno Temprano y Medio, en particular en sitios con suelos desarrollados a partir de materiales volcánicos (^{Arroyave et al. 2018}). Posteriormente, las sociedades agroalfareras del periodo Temprano y Tardío hicieron uso de las mismas plantas que sus ancestros del precerámico, pero con mayor dominio y consumo, lo cual se ha evidenciado en la continuidad del registro arqueobotánico de macrorrestos (semillas y tubérculos) y microrrestos (almidones, fitolitos y polen), así como en las construcciones de camellones y zanjas dispuestos para la agricultura intensiva (^{Bruhns 1981}; ^{Duque 1970}) como respuesta a la necesidad evidente de una mayor producción de alimentos para sustentar la cantidad de personas producto del crecimiento demográfico (^{Cano et al. 2013}; ^{Herrera et al. 2016}). Esto se complementa con los datos obtenidos del análisis de almidones recuperados en instrumentos de molienda en el sitio La Pochola en Santa Rosa de Cabal, donde se sugiere la importancia de las plantas ricas en carbohidratos como el caso de los frijoles (Phaseolus) entre los grupos del Holoceno Medio (^{Aceituno y Lalinde 2011}). El complemento de la dieta se obtendría a través de actividades como la caza y la pesca permitidas por la cercanía de los recursos hídricos y del entorno boscoso que ofrecía la cuenca del Río Chinchiná, como se referencia en los relatos etnohistóricos de la región (^{Cieza De León 1553}, ²⁰⁰⁵; Duque 1970; ^{Friede 1963}).

Los estudios arqueológicos de fitolitos en Colombia han tenido un crecimiento exponencial desde la década de 1990 (^{Posada 2014}). Estos avances han permitido comparar y llevar a cabo en el presente trabajo la identificación de monocotiledóneas como las gramíneas, familia a la cual pertenece el maíz (Zea mays). Asimismo, morfologías asociadas a la familia de la achira (Cannaceae), palmas (Attalea) y otras plantas consideradas importantes en las poblaciones prehispánicas de la región (^{Rodríguez y Rodríguez- Cuenca 1998}). La presente investigación aporta a la identificación de algunos fitolitos que se atribuyeron a géneros no identificados anteriormente, tal es el caso de Heliconia. Sin embargo, estos elementos han sido reconocidos en sitios arqueológicos de Bolivia, donde se propone que estas plantas pueden haber sido cocinadas para el consumo de sus tubérculos u hojas, además de ser utilizadas para forrar el interior de las vasijas (^{Dickau et al. 2017}). Los fitolitos de Heliconia también fueron hallados en sedimentos arqueológicos del sitio San Pedro de la depresión Momposina en el departamento de Sucre, Colombia (^{Giraldo 2018}), permitiendo identificar su importancia como cultivo prehispánico.

La amplia diversidad de asociaciones fitolíticas identificada entre cada muestra de cálculo sugiere que los estudios de cálculo dental que muestrean unos pocos individuos no son representativos de una población grande, razón por la cual deben realizarse esfuerzos para incluir la mayor cantidad de muestras de una población (^{Leonard et al. 2015}). Por otro lado, el análisis de fitolitos permitió identificar dificultades que atañen a la clasificación y asociación con los taxones. Por ejemplo, los morfotipos globular equinado que corresponden principalmente a tres familias Arecaceae, Cannaceae y Bromeliaceae, han sido descritos con formas similares discerniendo en tamaño y pequeñas variaciones en la ornamentación, especialmente en los bordes y en las equinas (^{Benvenuto et al. 2015}; ^{Morcote et al. 2016}). Los fitolitos con forma subglobular han sido relacionados especialmente con las cucurbitáceas, razón por la cual en muchos países se vienen adelantando proyectos relacionados con colecciones de referencia que permitan identificar pequeñas diferencias para atribuir de manera segura este tipo de microrresto a una familia (^{Del Puerto et al. 2016}). No obstante, la información generada en este trabajo permitirá un acercamiento más preciso a la identificación de las afinidades botánicas a través de fitolitos en futuras investigaciones. Considerando que se trata de un primer acercamiento a la dieta de las poblaciones prehispánicas de la cuenca del Río Chinchiná, esta aproximación metodológica abre un campo de trabajo promisorio, ya que los datos pueden ser ampliados con la inclusión de nuevas muestras extraídas tanto de cálculo dental como de material lítico, cerámico y sedimento arqueológico. Asimismo, con la construcción de colecciones de referencia de fitolitos extraídos de plantas (^{Monsalve 2000}).

Conclusiones

La relevancia de esta investigación se fundamenta en la identificación de plantas importantes para las poblaciones agroalfareras que habitaron la cuenca del Río Chinchiná durante el periodo prehispánico (<100 AC-1600 DC), evidenciando una diversidad de especies vegetales consumidas y manipuladas.

Los resultados indican que estos habitantes consumían gramíneas como el maíz (Zea mays), palmas (Attalea), Cannaceae, Bambusoideae, Bromeliaceae y probablemente tubérculos de Heliconia.

En las 22 muestras analizadas no fueron observadas diferencias en las afinidades botánicas por sexo. Sin embargo, se recuperó mayor número de morfotipos en individuos femeninos, consistente con actividades culturales como el masticado de maíz y la falta de higiene bucodental en las mujeres, lo cual podría haber favorecido la presencia de más fitolitos en el cálculo dental.

No fue posible realizar una comparación entre los fitolitos recuperados de individuos asociados al periodo Temprano (<100 AC-600 DC) y el periodo Tardío (600-1600 DC) debido al tamaño de la muestra. Lo anterior refleja la necesidad de continuar realizando investigaciones que incorporen nuevas muestras, especialmente asociadas a este periodo Temprano, que permitan interpretar mejor los cambios en la alimentación.

Es necesario articular estas investigaciones con otras fuentes de evidencia que hagan posible complementar los resultados obtenidos a través de análisis de isótopos estables, microdesgaste dental, análisis de almidones, entre otros. Esto permitirá ampliar el panorama general de algunos productos consumidos y de prácticas culturales asociadas a la dieta de estas poblaciones.

La capacidad de identificar afinidades vegetales en el cálculo dental proporciona una evidencia directa del uso de estas plantas como alimento. Los fitolitos observados aumentan las posibilidades de diagnóstico de los mismos en futuras investigaciones, lo cual aportará a los estudios de la composición de la dieta humana en poblaciones antiguas.