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

Caçadores - coletores 10.000 anos atrás Agricultores

Caça Agricultura 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.

Muitos estudos têm usado as composições isotópicas 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 carbono 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 ‰ estômato stomata

Isótopos estáveis de nitrogênio 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

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

Objetivo 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?

Metodologia 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) 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

Santarém – estudo de caso 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

Coleta dos alimentos 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)

Composição isotópica de C e N para as categorias da FAO Alimento 15N 13C n Plantas C3 2.9  2.8 -26.1  1.9 151 Plantas C4 1.0  1.7 -11.2  0.6 16 Produtos animais 4.5  2.3 -16.8  2.6 174 Frutos do mar 12.1  2.8 -19.2  2.0 26

Padrões geográficos da dieta humana atual Plantas C4 Plantas C3 > origem vegetal > origem animal

SE-Brasil x W-EUA onívoros - Brasil vegetarianos - Brasil vegetarianos - EUA onívoros - Brasil vegetarianos - Brasil onívoros - EUA

Caso de estudo -Santarém SE-Brasil Cidade de Santarém São Jorge Socorro Jamaraquá

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 - CENA Dr. Marcelo Z. Moreira - CENA Dr. Steven Silva - USGS Dr. Carol Kendall - USGS Assistência técnica: Lesley Chesson – SIRFER John Howa - SIRFER Haley Sandoval - SIRFER Rafaela Delfini - CENA