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Padrões geográficos da dieta humana através da análise isotópica de unhas Gabriela Bielefeld Nardoto Jim Ehleringer, Jean Ometto, Luiz A. Martinelli University of Utah

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Padrões geográficos da dieta humana através da análise isotópica de

unhas

Gabriela Bielefeld Nardoto

Jim Ehleringer, Jean Ometto, Luiz A. Martinelli

University of Utah

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10.000 anos atrás

Caçadores - coletores

Agricultores

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Agricultura

Caça

Últimos 100 anos: aumento incomparável na produtividade crescimento populacional explosivo das últimas décadas

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Estima-se que a população mundial atinja 8 billhões

no ano de 2020

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“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

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Em áreas mais isoladas,

particularmente de países menos

desenvolvidos, a maioria dos

alimentos continua sendo produzida, comercializada e

consumida localmente.

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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

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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

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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

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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

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• 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

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• 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

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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

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• 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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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