From ideology to economy: unveiling the taxonomic origin of animal bone artefacts with palaeoproteomic analysis

Abstract

La transició al Neolític va representar un període transcendental en la història humana, marcat per canvis en les estratègies de subsistència, des de la caça i la recol·lecció fins a l'agricultura i la domesticació d'animals. Aquesta transició va anar acompanyada de profunds canvis en les estructures socials, econòmiques i ideològiques, incloent-hi el desenvolupament de la propietat privada i les relacions formalitzades dins de les comunitats. Els artefactes d'os, tant treballats com no treballats, són una evidència material clau per entendre aquests canvis. Aquesta tesi explora la gestió dels recursos i l'estructuració de les pràctiques, amb un enfocament particular en la identificació taxonòmica dels artefactes d'os, facilitada per l'ús innovador de la paleoproteòmica, específicament la Zooarqueologia per Espectrometria de Masses (ZooMS). ZooMS permet la identificació taxonòmica d'objectes d'os mitjançant l'anàlisi del col·lagen, una proteïna que pot persistir durant llarg temps sota diverses condicions ambientals. Aquest mètode és especialment valuós quan la identificació morfològica és limitada a causa de la degradació o fragmentació dels ossos. Combinant ZooMS amb anàlisis funcionals i tafonòmiques, aquesta investigació ofereix perspectives sobre com les primeres comunitats neolítiques seleccionaven i utilitzaven determinats tàxons animals per a la producció d'eines i ornaments. Aquesta integració no només supera les limitacions en la identificació taxonòmica, sinó que també revela patrons de continuïtat i ruptura entre el període Magdalenià i el Neolític. L'aplicació de ZooMS a diversos jaciments arqueològics del nord-est de la península Ibèrica, incloent-hi els dos contextos magdalenians de Cova Matutano i Cueva de Chaves i quatre jaciments del Neolític Antic, com la Cova Fosca, La Draga i Coro Trásito, ha permès un estudi detallat de la producció d'objectes d'os al llarg del temps. La investigació destaca una preferència continuada pels ossos de cèrvids en la fabricació de, per exemple, puntes de projectil, des del Magdalenià fins al Neolític antic, reflectint una persistència de tradicions tecnològiques malgrat l'adopció de l'agricultura. A més, durant el Neolític antic s’assisteix a una diversificació en l'elecció de les matèries primeres, amb un ús creixent dels animals domèstics, a més de la fauna salvatge, per a la producció d'eines. No obstant, l’ús dels tàxons salvatges en la producció d'ornaments variava entre els jaciments del Neolític antic. Aquest canvi es pot interpretar com una resposta a la major disponibilitat d'aquests taxons i a les pràctiques econòmiques canviants de les primeres comunitats agrícoles, entre d'altres. A més del seu paper funcional, la selecció de tàxons per a la producció artefactes d'os podria haver tingut significats simbòlics o ideològics. Per exemple, l'estudi d'objectes del jaciment de la Draga ha revelat l'ús excepcional d'ossos humans i de cetacis, suggerint pràctiques culturals específiques que distingien aquest jaciment d'altres. A més, els cèrvids (Cervidae i Cervinae) es van utilitzar exclusivament en la producció d'anells de dit dins a la Cova de Chaves durant el Neolític antic, en contrast amb l’ús més diversificat de tàxons a La Draga en aquest tipus particular d'objectes. Així, es fan evidents diferències regionals en la selecció de materials. Els avenços metodològics d'aquesta tesi rauen en el seu enfoc interdisciplinari, que combina arqueozoologia, tafonomia i proteòmica per proporcionar una comprensió més matisada de la producció i l'ús d'artefactes d'os. Aquest marc integrat proporciona noves perspectives sobre les transformacions socioeconòmiques i ideològiques que van caracteritzar la transició al Neolític, destacant la complexa interacció entre continuïtats i adaptació en les pràctiques materials. Examinant tant les propietats tangibles dels materials ossis com els valors intangibles que se'ls atribueixen, aquesta investigació ofereix una perspectiva completa sobre les dinàmiques del canvi cultural durant un dels períodes més significatius de la prehistòria humana.

La transición al Neolítico representó un período transcendental en la historia humana, marcado por cambios en las estrategias de subsistencia, pasando de la caza y la recolección a la agricultura y la domesticación de animales. Esta transición fue acompañada de profundos cambios en las estructuras sociales, económicas e ideológicas, incluyendo el desarrollo de la propiedad privada y las relaciones formalizadas dentro de las comunidades. Los artefactos óseos, tanto trabajados como no trabajados, sirven como evidencia material clave para comprender estos cambios. Esta tesis explora la gestión de estos recursos y la estructuración de prácticas, con un enfoque particular en la identificación taxonómica de los artefactos óseos, facilitada por el uso innovador de la paleoproteómica, específicamente la Zooarqueología por Espectrometría de Masas (ZooMS). ZooMS permite la identificación taxonómica de objetos óseos mediante el análisis del colágeno, una proteína que puede persistir durante largos periodos bajo diversas condiciones ambientales. Este método es especialmente valioso cuando la identificación morfológica es limitada debido a la degradación o fragmentación de los huesos. Al combinar ZooMS con análisis funcionales y tafonómicos, esta investigación ofrece perspectivas sobre cómo las primeras comunidades neolíticas seleccionaron y utilizaron ciertos taxones animales en la producción de herramientas y ornamentos. Esta integración no solo supera las limitaciones en la identificación taxonómica, sino que también revela patrones de continuidad y ruptura entre los períodos Magdaleniense y Neolítico. La aplicación de ZooMS en varios yacimientos arqueológicos del noreste de la península ibérica, incluidos los dos contextos magdalenienses de las cuevas Matutano y Chaves y cuatro yacimientos del Neolítico Antiguo, como la Cueva Fosca, La Draga y Coro Trásito, permitió un estudio detallado de la producción de objetos óseos a lo largo del tiempo. La investigación destaca una preferencia continuada por los huesos de cérvidos en la fabricación de, por ejemplo, puntas de proyectil, desde el Magdaleniense hasta el Neolítico Antiguo, reflejando una persistencia de tradiciones tecnológicas a pesar de la adopción de la agricultura. Además, durante el Neolítico Antiguo se experimenta una diversificación en la elección de las materias primas, con un mayor uso de animales domesticados además de la fauna salvaje para la producción de herramientas, aunque la implementación de taxones salvajes en la producción de ornamentos varió entre los yacimientos del Neolítico Antiguo. Este cambio puede interpretarse como una respuesta a la mayor disponibilidad de estos animales y a las prácticas económicas cambiantes de las primeras comunidades agrícolas, entre otros factores. Además de su papel funcional, la selección de taxones para la producción de artefactos óseos podría haber tenido un significado simbólico o ideológico. Por ejemplo, el estudio de objetos de La Draga reveló el uso único de huesos humanos y restos de cetáceos, sugiriendo prácticas culturales específicas que diferenciaban este yacimiento de otros. Además, los cérvidos (Cervidae y Cervinae) se utilizaron exclusivamente en la producción de anillos de dedo en la Cueva de Chaves durante el Neolítico Antiguo, en contraste con el uso de una mayor diversidad de taxones en el yacimiento de la Draga en este tipo particular de objetos. Por lo tanto, se hacen evidentes diferencias regionales en la selección de taxones. Los avances metodológicos de esta tesis residen en su enfoque interdisciplinario, combinando arqueozoología, tafonomía y proteómica para crear una comprensión más matizada de la producción y uso de artefactos óseos. Este marco integrado proporciona nuevas perspectivas sobre las transformaciones socioeconómicas e ideológicas que caracterizaron la transición al Neolítico, destacando la compleja interacción entre continuidades y adaptación en las prácticas materiales. Al examinar tanto las propiedades tangibles de los materiales óseos como los valores intangibles que se les atribuyen, esta investigación ofrece una perspectiva completa sobre las dinámicas del cambio cultural durante

The Neolithic transition represented a transformative period in human history, marked by shifts in subsistence strategies from hunting and gathering to agriculture and animal domestication. This transition was accompanied by profound changes in social, economic, and ideological structures, including the development of private property and formalised relations within communities. Bone artefacts, both worked and unworked, serve as key material evidence for understanding these changes. This thesis explores the management of resources and the structuring of practices, with a particular focus on the taxonomic identification of bone artefacts, facilitated by the innovative use of palaeoproteomics, specifically Zooarchaeology by Mass Spectrometry (ZooMS). ZooMS enables the taxonomic identification of bone objects by analysing collagen, a protein that can persist in deep time under various environmental conditions. This method is especially valuable when morphological identification is limited due to the degradation or fragmentation of bones. By combining ZooMS with functional and taphonomic analyses, this research offers insights into how early Neolithic communities selected and utilised specific animal taxa in the production of tools and ornaments. Such integration not only overcomes limitations in taxonomic identification but also reveals patterns of continuity and rupture between the Magdalenian and Neolithic periods. The application of ZooMS across several archaeological sites in the northeastern Iberian Peninsula, including the two Magdalenian contexts of the caves Matutano and Chaves and four Early Neolithic sites, namely Fosca Cave, La Draga, and Coro Trasito, allowed for a detailed study of bone object production over time. The research highlights a continued preference for cervid bones in the manufacture of, for instance, projectile points, from the Magdalenian to the Early Neolithic, reflecting a persistence of technological traditions despite the adoption of agriculture. Furthermore, the Early Neolithic period experienced diversification in the choice of raw materials, with an increased use of domesticates in addition to wild fauna for tool production - though the implementation of wild taxa on ornament production varied within Early Neolithic sites. This shift can be interpreted as a response to the greater availability of these animals and the evolving economic practices of early farming communities, amongst others. In addition to its functional role, the selection of taxa for bone artefacts may have carried symbolic or ideological significance. For example, the study of objects from La Draga revealed the unique use of human bones and cetacean remains, suggesting specific cultural practices that distinguished this site from others. Furthermore, Cervidae and Cervinae was exclusively used in finger ring production within the Early Neolithic Chaves Cave, contrasting the more diversified relation to taxa at La Draga in this particular object type. Regional differences are thus apparent in the raw material selection. The methodological advances of this thesis lie in its interdisciplinary approach, combining archaeozoology, taphonomy, and proteomics to create a more nuanced understanding of bone artefact production and use. This integrated framework provides new insights into the socio-economic and ideological transformations that characterised the Neolithic transition, highlighting the complex interplay between continuity and adaptation in material practices. By examining both the tangible properties of bone materials and the intangible values attributed to them, this research offers a comprehensive perspective on the dynamics of cultural change during one of the most significant periods in human prehistory.