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Residuos químicos y el contexto de enterramiento

Chapter · December 2015

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Some of the authors of this publication are also working on these related projects:

Proyecto Santa Cruz Atizapán View project

EL PROYECTO PARA LA LOCALIZACIÓN Y RECUPERACIÓN DE RESTOS ÓSEOS DE MAMUT EN SANTA ANA TLACOTENCO, MILPA ALTA, D.F.” View project

Luis Barba

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Agustín Ortiz

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4. Residuos químicos y el contexto de enterramiento

Luis Barba Pingarrón, Agustín Ortiz Butrón, Jorge Blancas Vázquez, Meztli Hernández Grajales y Mauricio Obregón Cardonaunam, Instituto de Investigaciones AntropológicasLaboratorio de Prospección Arqueológica

Antecedentes

El estudio de residuos químicos tiene muchas décadas proporcionando información a la arqueología. Primero fue una técnica de prospección

arqueológica para señalar los lugares de asentamiento humano en el pasado. Más adelante ofreció datos acerca del uso de las superficies arquitectónicas y las actividades que alguna vez se realizaron sobre ellas. Paralelamente se de-sarrolló el estudio de estos residuos en recipientes cerámicos y de esta manera han informado sobre el almacenamiento y la preparación de alimentos, así como sobre la producción y consumo de bebidas y muchos otros productos.

Sin embargo, han sido más ocasionales las oportunidades de estudiar re-siduos productos de la descomposición de cuerpos. En este trabajo, por pri-mera vez se hace en el ámbito paleontológico el experimento para tratar de recuperar información de los sedimentos en contacto con los restos óseos de un mamut. Hay un factor de tiempo que necesariamente afecta estos estu-dios. Normalmente para los casos arqueológicos en Mesoamérica el tiempo se encuentra en dos o tres mil años antes del presente; sin embargo, para los casos paleontológicos, los tiempos aumentan a más de diez mil años, que correspon-den a la extinción de la megafauna a finales del Pleistoceno y el Holoceno. No obstante este factor adverso, se decidió aplicar la metodología que ha sido tan exitosa en el contexto arqueológico, pues podría ser una buena oportunidad para entender mejor las condiciones de enterramiento del ejemplar encontra-do en Santa Ana Tlacotenco.

Un antecedente fue el caso de una tumba de tiro encontrada en La Flo-rida, Valparaíso, Zacatecas (Barba et al., 1991). En aquella ocasión, mientras se realizaban trabajos de prospección geofísica en el sitio de La Florida, se tuvo acceso a esta tumba, cuidadosamente excavada en toba volcánica pero

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Luis Barba P., Agustín Ortiz B., Jorge Blancas V., Meztli Hernández G. y Mauricio Obregón C.82

completamente vacía y sin resto alguno que pudiera indicar si alguna vez fue utilizada. Fue entonces que se propuso por primera vez utilizar el estudio de residuos químicos para determinar si esta tumba había contenido cuerpos y ofrendas. Se tomaron muestras del piso, perforando unos centímetros la superficie cada 50 cm siguiendo una retícula regular que cubrió todo el piso de la tumba (figura 1).

Figura 1. Dibujo isométrico de la tumba de tiro no. 5 en el sitio arqueológico La Florida en Valparaíso, Zacatecas. Los puntos negros muestran los lugares de toma de muestra en el piso (modificado de Barba et al., 1991: 22).

Los resultados no fueron concluyentes, pero se detectaron algunas zonas en el piso en donde los altos valores de los indicadores químicos sugerían que podían haber sido enriquecidas por la descomposición de cuerpos. En la figura 2 se observan zonas sombreadas que muestran la intersección de áreas con valores altos de carbonatos y de fosfatos en donde con mayor probabili-dad se pudieron haber descompuesto cuerpos.

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4. Residuos químicos y el contexto de enterramiento83

Figura 2. Mapa de interpretación de las

concentraciones de residuos químicos en el piso de la

tumba 5 de La Florida, Valparaíso, Zacatecas (tomado

de Barba et al., 1991: 25).

Figura 3. Plano de los corredores en el primer nivel

del Satunsat en Oxkintok con los resultados analíticos

marcados en el lugar en donde se tomó la muestra (tomado

de Ortiz y Barba, 1992).

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Luis Barba P., Agustín Ortiz B., Jorge Blancas V., Meztli Hernández G. y Mauricio Obregón C.84

Poco después se colaboró en el Proyecto Oxkintok 1992 en donde se en-contraron los restos óseos de una persona sobre el piso de uno de los corredo-res (C-6) del primer nivel del edificio Satunsat. En esta ocasión el uso de los residuos químicos pretendió determinar si el cuerpo del difunto fue colocado directamente sobre el piso, pero los resultados con valores muy bajos de fos-fatos indicaron lo contrario. Así, la conclusión fue que los huesos habían sido colocados sobre el piso de este corredor ya descarnados por lo que no hubo un enriquecimiento detectable sobre la superficie (Ortiz y Barba, 1992).

Durante la excavación del interior de la iglesia de San Pietro, Grosseto, Italia, Barba tuvo oportunidad de comentar con los encargados de la inves-tigación la posibilidad de analizar muestras provenientes del fondo de la fosa de enterramiento para detectar la presencia de residuos químicos. Afortu-nadamente se dieron las condiciones de trabajo favorables para llevar a cabo el experimento con una malla de muestreo muy cerrada y corrió a cargo de Alessandra Pecci (Pecci et al., 2007) (figura 4) y sus resultados fueron sorpren-dentes por la estrecha relación que mostraron con la ubicación de los restos esqueléticos. De esta manera fue posible confirmar la presencia de los residuos químicos consecuencia de la descomposición de los cuerpos y que el enrique-cimiento es mayor en la parte superior, zona del tórax, que en la parte de las extremidades inferiores (figura 5).

Figura 4. Vista panorámica de las excavaciones realizadas en el interior de la iglesia de San Pedro en Grosseto, Italia (cortesía de Alessandra Pecci).

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4. Residuos químicos y el contexto de enterramiento85

Metodología

Apoyados en las experiencias anteriores con cuerpos humanos, se planteó la hipótesis de que si el mamut hubiera muerto como consecuencia de la ceniza proveniente de la erupción volcánica, estos sedimentos debían tener los re-siduos de la descomposición de su cuerpo. En caso contrario, si el ejemplar hubiera muerto antes y se encontrara en estado esquelético cuando la ceniza lo cubriera, entonces no debería haber residuos orgánicos presentes en los sedimentos en contacto con los restos óseos. Por lo tanto, se diseñó una es-trategia para que durante la excavación se tomaran muestras de sedimentos cercanos a los restos óseos conforme se iban removiendo capas y avanzando en la excavación.

Todas las muestras estudiadas en este capítulo se han analizado con pruebas sencillas (spot test) para determinar la presencia de ácidos grasos, residuos proteicos, fosfatos, carbonatos, pH y carbohidratos, según la me-todología propuesta por Barba et al. en 1991 y más tarde revisada por Barba en 2007. Se trata de técnicas sencillas, semicuantitativas, con las que no es posible identificar las sustancias químicas presentes o su cantidad, pero que han demostrado ser una de las mejores formas de detectar la presencia de residuos orgánicos de manera rápida y económica. Además, sus resultados

Figura 5. Mapas de distribución de residuos

químicos en el fondo de la fosa excavada en el piso de

la iglesia de San Pedro en Grosseto, Italia (cortesía de

Alessandra Pecci).

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Luis Barba P., Agustín Ortiz B., Jorge Blancas V., Meztli Hernández G. y Mauricio Obregón C.86

han probado que también pueden ser una buena forma de seleccionar las muestras que pueden ser analizadas con técnicas analíticas instrumentales y cuantitativas en etapas posteriores (Middleton et al., 2010). Estas técnicas ya han sido publicadas (Barba et al., 1991; Barba, 2007), pero se describen breve-mente a continuación:

Determinación de fosfatos. Se trata de una prueba colorimétrica semi-cuantitativa desarrollada por Eidt (1973, 1977). Consiste en la extrac-ción del fosfato de la muestra por una reacción con ácido, mientras el molibdato disuelto reacciona y produce un fosfomolibdato amarillo. Finalmente se reduce con ácido ascórbico para formar compuestos de azul de molibdeno. La cantidad de fosfatos contenidos en la mues-tra se relaciona con la intensidad del color azul que aparece en la su-perficie de un papel filtro. Una vez que el color se ha quedado fijado en el papel con citrato de sodio, ya seco se clasifica y se le asigna un valor entero entre 0 y 6.Determinación de residuos de proteína. Los grupos amino de las pro-teínas se identifican mediante el calentamiento de la muestra con óxido de calcio, con la correspondiente liberación de amoniaco de-tectable con papel indicador de pH húmedo. Los valores que corres-ponden a 8 en la escala de colores del papel indicador ya indican presencia de residuos proteicos, pero en ocasiones pueden alcanzarse valores de 10.Determinación de ácidos grasos. En esta prueba se extraen los ácidos grasos agregando cloroformo a la muestra, calentándola, concen-trándola y haciéndola reaccionar con hidróxido de amonio (25 %) para producir un jabón, y con peróxido de hidrógeno que, al liberar oxígeno, produzca espuma. Se asignan valores entre 0 y 3, según la cantidad de espuma producida que a su vez está directamente rela-cionada con la cantidad de ácidos grasos presentes en la muestra.Determinación de carbohidratos. En general los residuos de carbo-hidratos producen compuestos coloridos al reaccionar con fenoles en un medio ácido. En esta prueba, los carbohidratos se hidrolizan a furfural o hidroximetilfurfural por la acción deshidratante del ácido sulfúrico concentrado y simultáneamente, gracias a una reacción de condensación con resorcinol, se generan compuestos coloridos. La cantidad de carbohidratos contenidos en la muestra se relaciona di-rectamente con la intensidad del color rojizo generado y se le asigna un valor que va desde 0 a 4.

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Determinación de carbonatos. La reacción de efervescencia de los car-bonatos con los ácidos permite estimar la cantidad de espuma que produce una cantidad constante de polvo y de ácido que reaccionan en un tubo de ensayo. Esto permite nuevamente establecer una escala numérica entre 0 y 6 que indica la cantidad de carbonatos presentes en la muestra.Determinación del potencial de hidrógeno (pH). Los valores de pH muestran la concentración de iones hidronio en solución y corres-ponden al valor que se observa en el medidor de pH manteniendo una relación constante de muestra pulverizada y agua.

Toma de muestras del contexto

El registro fotográfico combinado con el registro de la profundidad permitió avanzar a buen ritmo y mantener control sobre la posición tridimensional de las muestras tomadas.

A fi n de tener un contraste con la zona de enterramiento, también se tomaron muestras de las capas superiores, inmediatamente debajo de la capa arada pero antes de que aparecieran los restos óseos. De esta manera se cons-truyó una matriz en tres dimensiones que incluyó las coordenadas X, Y y Z para cada muestra y los valores de los indicadores químicos, los que final-mente se pudieron representar en un espacio tridimensional (figura 6).

Uno de los principales problemas que se presentaron durante la excava-ción fue la inestabilidad de los sedimentos que se deslizaban con facilidad hacia el fondo en cuanto perdían un poco de humedad. Como consecuencia del contacto prolongado con este ambiente de enterramiento, encontramos los restos óseos alterados, en avanzada condición de deterioro, lo que hizo muy difícil su manipulación. Por esta razón, desde las etapas más tempranas de la excavación fue necesario el uso de consolidantes a base de poliacetato de vinilo para tratar de mantener la forma del material y estabilizarlo antes de su recuperación.

No obstante la urgencia de la consolidación, siempre que se tomó una muestra para analizar residuos químicos se tuvo la precaución de hacerlo antes de la aplicación de la solución consolidante. Otro aspecto importante durante la toma de muestras es que se observaron pequeños fragmentos de hueso mezclados con las partículas de sedimentos. Esto parece tener relación con los valores altos de carbonatos y pH en los resultados analíticos que se obtuvieron (figura 7).

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Figura 7. Proceso de excavación de la tibia de la pata derecha del mamut. Puede observarse el grado de alteración de la pieza y las zonas húmedas que indican la aplicación del consolidante. Las muestras para análisis se tomaron en contacto con el hueso antes de la intervención.

Figura 6. Mosaico digital de la excavación el 3 de abril de 2013 con algunos puntos de toma de muestras y la identificación de restos óseos.

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Resultados

Análisis estadístico de los resultados

En total se obtuvieron 190 muestras de sedimentos. Con sus resultados se elaboraron tablas con los parámetros descriptivos de la muestra. En la figura 8 pueden observarse algunos de estos parámetros. Los valores más bajos son los de ácidos grasos y carbonatos. Todo indica que los ácidos grasos se per-dieron en este contexto y que los pocos carbonatos que pudieron detectarse son los aportados por la descomposición de los restos óseos. En contraste, los valores de fosfatos son los más altos, seguidos por los residuos de proteínas y carbohidratos y los valores de pH tienden a la neutralidad. Sólo unos cuantos valores son ligeramente alcalinos, lo que estaría muy vinculado a la descom-posición del hueso y a los valores de carbonatos.

Figura 8. Resumen estadístico de los datos de residuos

químicos.

Figura 9. Promedios de los valores de residuos químicos

por capas excavadas.

Proteínas Carbohidratos Fosfatos pH Carbonatos GrasosPromedio 8.2 2.0 4.0 7.2 0.5 0.0Desviación estándar 0.5 0.8 1.4 0.2 0.7 0.2Mediana 8.0 2.0 5.0 7.2 0.0 0.0Moda 8.0 2.0 5.0 7.1 0.0 0.0Máximo 9.5 4.0 5.0 7.6 2.0 1.0Mínimo 7.0 0.0 0.0 6.7 0.0 0.0

Proteínas Carbohidratos Fosfatos pH Carbonatos GrasosCapas superiores y suelos 8.2+/-0.6 1.5+/-0.7 2.3+/-1.1 7.1+/-0.1 0.1+/-0.4 0.0+/-0.1Capas con restos óseos 8.1+/-0.5 2.1+/-0.8 4.7+/-0.7 7.2+/-0.2 0.5+/-0.7 0.0+/-0.2

Todas las capas 8.2+/-0.5 2.0+/-0.8 4.0+/-1.4 7.2+/-0.2 0.5+/-0.7 0.0+/-0.2

La figura 9 muestra los promedios pero ahora por capa excavada. Esto permite ver que algunas muestras con altos valores de proteína se encuentran en las capas superiores, lo que sugiere que no todos los residuos de proteínas provienen de la descomposición del mamut y que algunos pueden ser apor-taciones más recientes. El resto de los indicadores muestra que están con-centrados en las capas que contuvieron los restos óseos por lo que pueden asociarse directamente con la descomposición de la carne del ejemplar.

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La estrategia del análisis estadístico avanza de lo simple a lo complejo, es decir, va de la exploración numérica de cada variable hasta los análisis com-parativos de tendencia central, buscando una mayor coherencia y solidez en la información generada. Partimos de la exploración en la distribución nu-mérica de cada sustancia, utilizando los gráficos denominados “pirámides de población”. Este primer paso nos permite identificar tendencias contrastantes en el comportamiento de los residuos.

Los contrastes registrados son analizados en un segundo momento, uti-lizando gráficos de caja y bigotes e intervalos de confianza para la media, con diferentes grados de confianza. Los gráficos de caja nos informan sobre la sime-tría de la distribución, los cuartiles, la mediana y la presencia de valores extre-mos. A su vez, los intervalos de confianza ilustran gráficamente las tendencias contrastantes, registradas con un grado de certeza estadísticamente significati-vo entre 80 y 99 %. Finalmente, llevamos a cabo un ejercicio de análisis multi-variado, empleando el método de análisis de componentes principales.

En la figura 10 puede apreciarse que los promedios de proteínas en la capa más superficial son muy altos, mientras que en las capas inferiores dis-minuyen. Sin embargo, en las capas centrales, directamente en contacto con los restos óseos, se incrementan ligeramente, dando una forma de campana que indica la presencia de los residuos derivados de mamut. Un patrón muy semejante se aprecia en la figura 11, que nos muestra los promedios de los residuos de carbohidratos donde nuevamente los valores bajos se encuentran en los extremos y los valores más altos se encuentran al centro, en las capas que representan la posición del mamut.

Figura 10. Representación de promedios para residuos de proteínas con intervalos de confianza al 95 %.

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En el caso de los valores de fosfatos, se observa un contraste mayor entre las capas superficiales o más profundas con las muestras tomadas en las cer-canías de los restos óseos, que muestran valores muy altos (figura 12).

Figura 11. Representación de promedios para residuos de

carbohidratos con intervalos de confianza al 95 %.

Figura 12. Representación de promedios de valores de

fosfatos con intervalos de confianza al 95 %

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Figura 13. Representación de promedios para valores de pH con intervalos de confianza al 95 %.

Los valores de pH muestran la misma distribución de campana que otros indicadores y en este caso, aunque el intervalo entre los valores extremos es muy pequeño, repite con claridad el patrón que representa la presencia del cuerpo del mamut en las capas centrales (figura 13).

Para el análisis de componentes principales, se emplearon los resultados de las pruebas de fosfatos, pH, carbohidratos y residuos de proteínas. Los parámetros de carbonatos y ácidos grasos fueron excluidos por presentar distribuciones que se alejan de la normal. Los resultados que se presentan en la figura 14 representan 67.5 % de la variación de los datos (suma de los valores “eigen” para los dos primeros componentes). Esta estrategia analítica se apoya en el texto de Drennan (2009) y en el curso del Posgrado, impartido por el arqueólogo Gerardo Jiménez Delgado. Para la elaboración de gráficos empleamos el software SPSS 16.0.

El análisis de componentes principales nos muestra que los fosfatos y el pH son variables bien representadas por el componente 1, en el eje de las Y. Por lo tanto, las muestras con mayores contenidos de estas tres sustancias se agrupan en la parte alta de la gráfica (figura 14). Por otro lado, el componente 2, representado por el eje X, incluye proteínas y carbohidratos, por lo que las muestras con mayores contenidos de estas sustancias se localizan a la derecha de la gráfica.

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4. Residuos químicos y el contexto de enterramiento93

Representación tridimensional de los resultados

La representación de los datos fue un reto que se resolvió con la aplicación Voxler (2012), un programa científico de visualización tridimensional que permitió manejar cuatro variables y ubicarlas en un espacio tridimensional que representa el contexto de enterramiento. La intensidad de los colores in-dica el aumento de los valores de cada unos de los residuos representados.

En el caso de los residuos de proteínas (figura 15), pueden apreciarse con claridad las manchas de color en las capas más superficiales, posiblemente debidas a la presencia de fertilizantes con amonio, pero además son eviden-tes las muestras en contacto con los restos óseos que son las que indican el enriquecimiento producido por la descomposición del cuerpo del mamut en capas más profundas. La zona enmarcada por la línea azul en todas las figu-ras, representa los límites aproximados de la depresión en donde fueron en-contrados los restos del mamut. En el caso de los residuos de carbohidratos, es muy sutil la presencia de este indicador en las capas superficiales, pero muy evidente en las muestras tomadas en el lugar en donde se excavó el mamut (figura 16).

Figura 14. Análisis de componentes principales

de los datos de residuos químicos.

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Figura 15. Representación tridimensional de los valores de residuos de proteínas encontrados en el espacio de enterramiento del mamut.

Figura 16. Representación tridimensional de los valores de residuos de carbohidratos encontrados en el espacio de enterramiento del mamut.

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Al igual que en el caso anterior, los valores de fosfatos registrados en las capas más superficiales son relativamente bajos, mientras que se incrementan de manera sustancial en el espacio en donde se recuperaron los restos óseos (figura 17). También es de notar que las muestras tomadas en los lugares en donde se recuperaron los huesos de las patas, hacia el norte de la excavación tienen muy bajos valores, lo que indica que la mayor aportación de este in-dicador químico fue hecha por el volumen contenido en la caja torácica y la cabeza del ejemplar.

El incremento en los valores de pH sólo se explica por la descomposi-ción de los restos óseos del ejemplar, cuyas partículas modifican los valores ligeramente ácidos del contexto de cenizas volcánicas alteradas (figura 18). Las zonas de color más intenso de las muestras en contacto con los restos óseos coinciden bastante bien con los datos de carbonatos. La relación entre estos dos indicadores químicos sugiere que muy posiblemente el flujo de ce-niza volcánica con agua que cubrió el ejemplar tenía un pH ácido pues la di-solución de la estructura ósea es muy evidente a microscopio, y aunque ahora se observan valores casi neutros en el contexto, sin duda en su momento fue-ron lo suficientemente ácidos para ocasionar la pérdida de los carbonatos en la estructura del hueso y la neutralización del pH en las partes en contacto.

Como hemos descrito, en el momento del hallazgo de los molares, los habitantes decidieron removerlos con el consecuente daño a la mandíbula del ejemplar. De esta acción quedaron sólo pequeños fragmentos en la superficie

Figura 17. Representación tridimensional de los valores de fosfatos encontrados en el espacio de enterramiento del

mamut.

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del terreno que pudimos observar durante nuestra primera visita y que, aho-ra que analizamos las muestras de la superficie del terreno, pudo notarse la presencia de estas partículas por el ligero aumento de los valores de pH justo en el lugar del saqueo.

Conclusiones

El resultado de este experimento fue muy exitoso y mostró que las experien-cias tenidas con cuerpos humanos eran aplicables a un mamut, pues en ambos casos los residuos producidos por la descomposición del cuerpo permanecen en los sedimentos en contacto con los restos. Es claro que una variable que fue distinta es el tiempo, pues en nuestras experiencias anteriores teníamos alrededor de mil años de abandono, mientras que en el caso del mamut los datos de radiocarbono nos hablan de 19 000. Esto también resulta alentador para la aplicación de este tipo de estudios, pues no obstante las condiciones adversas de este contexto, los residuos (salvo ácidos grasos y carbonatos) per-manecieron y pudieron ser reconocibles por medio de las pruebas simples que utilizamos. La distribución de fosfatos, carbohidratos y residuos de pro-teínas y las diferencias en el pH entre las muestras asociadas al esqueleto del mamut y los suelos más alejados indican que el animal poseía tejidos blandos

Figura 18. Representación tridimensional de los valores de pH encontrados en el espacio de enterramiento del mamut.

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4. Residuos químicos y el contexto de enterramiento97

y se encontraba articulado en el momento en el que fue cubierto por el ma-terial que lo enterró.

Metodológicamente, es importante destacar la buena conservación de fosfatos, carbohidratos y residuos de proteínas en una matriz de cenizas vol-cánicas durante un lapso temporal que supera los diecinueve milenios.

En resumen, se verificó la hipótesis planteada y podemos asegurar que el mamut tenía músculos, vísceras y se encontraba todavía articulado en el momento en el que fue cubierto por la corriente de ceniza con agua. No obs-tante, cierto grado de descomposición debió haber tenido el cuerpo, pues la corriente logró desplazar algunos de los huesos que formaban la parte trasera y los depositó unos metros pendiente abajo. Sin embargo, la mayor parte del ejemplar permaneció en su sitio y aportó los residuos de su descomposición al contexto, cosa que ahora hemos podido reconocer. Este indicador tiene correspondencia con los datos de radiocarbono que marcan como aproxi-madamente coincidentes la muerte del ejemplar y la actividad del volcán San Miguel, lo que le da mayor certeza a las interpretaciones logradas por este estudio interdisciplinario.

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