Crossing the river: the dental Morphology of Chalcolithic populations in the Middle Guadiana

Abstract

Dental morphological studies are based on the analysis of genetically controlled discrete traits, which are expressed on the morphology of teeth and bones of the oral cavity. Population studies at different geographical and chronological levels have demonstrated that frequency patterns of those traits differ in human populations. The similarities and differences in the distribution of those patterns can be statistically compared in order to calculated biological affinities of human populations. Three human osteological samples were used in this study as proxies for dental variability of archaeological populations in the Middle Guadiana Valley. These series are chrono-culturally affiliated to the Chalcolithic (also referred to as Copper Age). Two of them were exhumed from tombs 1 (PDG1) and 2 (PDG2) in the Archaeological Complex of Perdigões, Reguengos de Monsaraz, Portugal. The third one comes from the tomb of Cerro de las Baterías, La Albuera, Extremadura, Spain. The human remains were excavated from collective burials in which most of the skeletonized elements were disarticulated. Anthropic and natural taphonomic alterations were limiting factors of the study. The main limitation introduced by taphonomy is the impossibility to identify craniomandibular compatibilities. Consequently, individual dentitions could not be isolated. The main objectives of this research were: (I) to characterize the dental morphology of the samples; (II) to gather information on the biological affinities of these samples among themselves and to other series in comparative analyses at synchronic and diachronic levels; (III) to contribute to the resolution at their status in relation to major dental complexes; (IV) to identify possible exogenous contributions to the local phenetic profile; and (V) to provide useful data to future comparative studies on the dental morphology of local/regional populations. The Arizona State University Dental Anthropology System (ASUDAS) was used to identify and evaluate almost all discrete traits used in the morphological analysis of the osteological series. The only trait not included in that method is a recently described variation for the human dentition, identified in the process of this study: Hypotrophic Roots of the Upper Central Incisors (HRUCI). This morphological variation is characterized by the occurrence of UI1 roots that are equal in length to or shorter than their respective crowns. In total, thirty two dental non-metric traits were employed in this analysis. Nine of those were registered on more than one type of tooth. Simple descriptive statistics was used to calculate the frequency for each discrete trait and other data relevant to tooth morphology such as average tooth wear. Bivariate correlation (Kendall’s tau-b) tests were used to evaluate the intra-observer error and inter-sample correlations. Principal Components Analysis (PCA) was used to calculate biological affinities of the samples among themselves and to other series published by different authors. Results of the intra-observer error was based on two observations of the largest series. They indicate high precision for both non-dichotomized and dichotomized frequencies. Positive correlation among samples was stronger between PDG1 and PDG2 than between either of them and BT07. This result suggests that both samples from Perdigões were probably drawn from the same population or from biologically close related ones. Average tooth wear in the three samples was low when compared to other series from geographically and chronologically similar contexts. This dental morphological study on the three Chalcolithic series contributed to their inclusion within the Eurodont Dental Complex. They suggest a borderline position between the European and the North African expression of that dental complex. The European populations sampled in the Guadiana display North African influences in the distribution of some non-metric traits. These influences possibly result from genetic exchanges with North Africa in prehistoric times. Positioning of the samples here is compatible with the dental morphological cline in the expression of discrete traits between the Afridont and the Eurodont patterns. PCA tests applied to the biological affinities of these populations to others indicate strong phenetic (and by proxy, genetic) similarity to the modern Portuguese population and to other Iberian archaeological populations. The Chalcolithic samples from PDG1, PDG2 and BT07 are biologically related to North Africans to a lesser extent. They share less phenetic similarities with prehistoric populations from the Italian Peninsula. Finally they seem to have little biological affinity with populations from eastern Mediterranean and North Europe.

Os estudos de morfologia dentária não métrica baseiam-se na análise de caracteres discretos geneticamente controlados expressos na forma dos dentes e dos ossos da cavidade oral. Estudos populacionais a várias escalas geográficas e cronológicas demonstram que diferentes populações humanas são caracterizadas por padrões de distribuição específicos para as frequências em que estes caracteres ocorrem. Estes padrões podem ser usados para calcular estatisticamente as afinidades biológicas entre as populações. Três amostras osteológicas humanas foram analisadas para auferir sobre a variabilidade dentária de populações arqueológicas da região do Vale Médio do Rio Guadiana entre Espanha e Portugal. As três séries são crono-culturalmente atribuíveis ao Calcolítico (ou Idade do Cobre). As primeiras duas amostras provêm dos túmulos 1 (PDG1) e 2 (PDG2) do Complexo Arqueológico dos Perdigões, Reguengos de Monsaraz, Portugal. A terceira amostra foi exumada do túmulo de Cerro de las Baterías, La Albuera, Extremadura, Espanha. Os restos humanos estudados provém de contextos de inumação coletiva em que a maioria dos ossos estavam desarticulados. Alterações tafonómicas antrópicas e naturais foram fatores limitadores do estudo, impedindo inclusivamente a identificação de conexões crânio-mandibulares e consequentemente de dentições individuais. Os objetivos principais deste trabalho foram: (I) caracterizar a morfologia dentária destas amostras; (II) obter informações sobre as afinidades biológicas entre estas amostras Calcolíticas e outras, ao nível sincrónico e diacrónico; (III) contribuir para a caracterização da sua relação aos complexos dentários macrorregionais das destas amostras em estudo; (IV) identificar possíveis contribuições exógenas ao perfil fenético local, e (V) fornecer dados úteis para futuros estudos comparativos da morfologia dentária de populações pré-históricas. O Arizona State University Dental Anthropology System (ASUDAS) foi usado como metodologia de identificação e aferição dos caracteres discretos a serem usados na análise morfológica das populações estudadas. O único caracter discreto não constante nesta metodologia consiste numa variação morfológica recém-descrita para a dentição humana, identificada no curso deste trabalho: Raízes Hipotróficas do Incisivo Central Superior (Hypotrophic Roots of the Upper Central Incisors ou HRUCI). Esta alteração é caracterizada pela ocorrência de raízes com comprimento igual ou menor que o comprimento máximo da coroa em incisivos centrais superiores. Trinta e dois caracteres discretos dentários foram incluídos nesta amostra. Nove destes caracteres foram aferidos em mais de um tipo de dente. Estatística descritiva simples foi usada para a obtenção das frequências de cada caracter discreto, bem como para a obtenção de outros dados relevantes à morfologia dentária como a média do desgaste dentário. Testes de correlação bivariáveis (tau-b de Kendall) foram utilizados para avaliar o erro intra-observador e a correlação inter-amostra. A Análise de Componentes Principais (PCA) foi aplicada para os cálculos de afinidades biológicas entre as amostras aqui estudadas e entre estas e outras publicadas por diversos autores. A avaliação do erro intra-observador baseado na correlação entre duas observações da maior amostra osteológica resultou numa alta precisão tanto para frequências dicotomizadas quanto não dicotomizada. A correlação positiva entre as amostras foi mais forte entre PDG1 e PDG2 do que entre ambas e BT07. Este resultado sugere que ambas as amostras exumadas nos Perdigões provavelmente provêm de uma mesma população ou de populações biologicamente muito próximas. O desgaste dentário médio nas três amostras foi considerado baixo em comparação com outras séries geográfica e cronologicamente próximas. O estudo morfológico das amostras contribuiu para o seu enquadramento dentro do padrão Eurodonte, evidenciado pela sua posição limítrofe entre a expressão Europeia deste complexo dentário e a expressão Norte-Africana do mesmo. As populações amostradas no Guadiana, apesar de geograficamente localizadas na Europa, apresentam influências Norte-Africanas na distribuição de frequências para alguns caracteres dentários. Estas influências possivelmente resultam de trocas genéticas com o Norte da África em períodos pré-históricos. O posicionamento das amostras aqui estudadas é compatível com a variação clinal morfológica na expressão de carateres discretos que ocorre entre os padrões Afridonte e o Eurodonte. Os testes de PCA aplicados à afinidade biológica entre estas populações e diversas outras resultam em forte proximidade fenotípica (e indiretamente, genética) com a população portuguesa atual e com outras populações arqueológicas Ibéricas. Em menor grau, as amostras Calcolíticas relacionam-se biologicamente com populações arqueológicas Norte Africanas. Menor proximidade biológica é observável entre estas amostras e outras populações pré-históricas provenientes da Península Itálica. Por fim, as amostras Calcolíticas parecem ter pouca afinidade biológica com populações do Mediterrâneo oriental e do Norte da Europa.