1492年克里斯托弗·哥伦布在加勒比海地区登陆后，美洲原住民的生活发生了巨大的变化。书面记录生动地描绘了征服和流行病给美洲原住民带来了死亡和疾病，迅速地摧毁了他们。事实上，直到最近，几乎所有关于与欧洲人接触的生物学后果的了解都基于这些古老的文献，这些文献强调流行病和人口崩溃。这些文本提供了一个重要的视角，但它们不是唯一的信息来源。
生物考古学是一个新兴领域，专注于考古遗骸的研究，它正在补充我们对美洲原住民健康和日常生活的看法，特别是那些居住在东南部西班牙传教区的人，该地区曾被称为佛罗里达。1565年，当佩德罗·梅嫩德斯·德阿维莱斯在佛罗里达州北部的大西洋沿岸建立圣奥古斯丁镇时，印第安人与欧洲人在佛罗里达的持续接触开始了。从那里，罗马天主教神父在佛罗里达州北部的蒂穆夸和阿帕拉契印第安人以及佐治亚州海岸的瓜莱印第安人中建立了一系列传教区。在其中一些地方——包括圣凯瑟琳斯岛的圣卡塔利娜·德瓜莱、蒂穆夸的圣马丁和阿帕拉契的圣路易斯——考古学家已经发现了为皈依者服务的大型教堂的遗址。作为每个社区的核心，教堂为生者履行重要的宗教职能；对于死者，它提供了一个墓地。
在这些教堂地板下发现的骨骼令人惊讶地完整记录了传教区印第安人的饮食和工作习惯。生物考古学开始填补历史记录的细节，提供关于食物来源如何变化的具体信息，并对纯粹农业生活方式的优点提出意想不到的问题——至少对于居住在佛罗里达的印第安人来说是这样。
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在我们研究之前，佛罗里达印第安人的饮食是从两个来源重建的：神父和其他欧洲人的记载，以及考古遗址的食物残骸。书面记录往往是矛盾的。有些描述当时几乎没有农业。另一些则说土著人民严重依赖农业，特别是玉米。
考古记录也无法定论。植物遗骸并不总是能很好地保存下来，在沿海地区，它们尤其容易受到水分和酸性土壤的破坏性影响。然而，对这些证据的分析表明，土著人民在欧洲人到来之前和之后都食用了许多植物物种，包括野生和驯养的。但他们对玉米的利用尚不清楚。挖掘工作已经揭示了史前晚期和接触时期遗址的一些玉米粒和玉米芯；然而，这种谷物在印第安人饮食中的相对重要性尚不清楚。
重建饮食
为了解决其中的一些问题，我们转向在这些遗址中发现的许多骨骼。由于所有生物组织的组织都含有碳和氮等元素的稳定同位素，我们可以测量这些元素在骨骼中的含量，然后利用这些信息来重建古代饮食。两种碳同位素，碳12和碳13的比率差异，包含了个人食用了哪些植物的记录。大多数植物分为两种类型：碳3植物在光合作用过程中分解一个三碳分子；碳4植物合成一个四碳分子。一个人消耗的C3和C4植物的独特化学特征会显示在他的骨骼中。在佛罗里达地区食用的几乎所有植物都是C3类——包括水果、小麦、橡子和山核桃。土著人民食用的唯一主要的C4植物是玉米。
氮同位素提供了一组不同的线索。考古遗址中的鱼骨和牡蛎壳表明，该地区的瓜莱和其他土著人民经常食用海鲜——在欧洲人到来之前和之后都是如此。由于海洋植物（如藻类）和陆生植物对两种稳定的氮同位素——氮14和氮15——的使用方式不同，因此主要食用海洋食物的人的骨骼中这些同位素的比率与主要食用陆生食物的人的骨骼中这些同位素的比率是不同的。
检查欧洲人到来前后骨骼中碳和氮比率的差异，指出了美洲原住民饮食的巨大变化。我的同事和我发现，这些变化在地理和时间上是有规律的。正如预期的那样，沿海居民比内陆居民食用更多的海鲜，无论在哪个时代。圣凯瑟琳斯岛和阿米莉亚岛的瓜莱印第安人在传教士到来之前和之后都吃玉米。但在传教时期，他们吃的玉米比他们的祖先还多。同样，阿帕拉契人在接触之前吃过一些玉米，但在欧洲人到来后似乎吃得更多了；而蒂穆夸人在接触之前几乎不吃玉米，在传教区建立后也开始食用玉米。
玉米的后果
骨骼化学研究结果表明，印第安人的饮食在欧洲人到来后发生了变化——但并没有变得更好。他们相对多样化的饮食，富含海鲜和各种动植物，被一种更单一和营养价值更低的饮食所取代，这种饮食专注于种植单一作物：玉米。
以玉米为主的饮食非常糟糕。玉米含有大量的糖，这会促进蛀牙和整体口腔健康状况不佳。它还含有植酸盐，一种与铁结合的化学物质，抑制身体对矿物质的吸收。因此，饮食中玉米含量高的人容易患贫血以及缺铁的许多其他后果[参见内文·S·斯克里姆肖的《缺铁》；大众科学，1991年10月]。对于依赖玉米的人口来说，更糟糕的是，生长和发育受到阻碍，因为玉米是钙和烟酸或维生素B3的劣质来源，而维生素B3是新陈代谢所必需的。玉米也是蛋白质的不足来源，因为根据品种的不同，它缺乏或完全缺乏八种必需氨基酸中的三种：赖氨酸、异亮氨酸和色氨酸。
由于这些原因，一些传教区印第安人的蛀牙比他们的祖先更多、更大。牙齿腐烂可能因食物的稠度而加剧：软食物，如玉米粥，促进了导致蛀牙的细菌和牙菌斑在牙齿上的积聚。通过用扫描电子显微镜观察牙齿磨损情况，约翰·霍普金斯大学的马克·F·蒂福德和他的同事们已经表明，传教区印第安人吃的食物比他们的祖先吃的食物更软。
在饮食多样的地区，这种普遍模式显示出一些有趣的偏差。我们与佛罗里达州考古资源管理局的邦妮·G·麦克尤恩合作，分析了来自圣路易斯传教区遗址的牙齿。范德堡大学的蒂芬妮·A·唐后来对牙齿的研究表明，这个传教区的人比其他遗址的人蛀牙更少。这种与通常模式的偏差可能是由佐治亚大学的伊丽莎白·J·赖茨的研究解释的，她检查了同一遗址的动物遗骸。她确定居住在圣路易斯的人可以吃到牛肉——这是传教区印第安人标准饮食中罕见的添加物——而且蛋白质可能抑制了蛀牙的形成。
牙齿记录也为我们提供了其他重要的见解。哈钦森和我发现，许多印第安人都有牙釉质发育不全——牙齿上由疾病或营养不良引起的可见线条。一些印第安人牙釉质发育不全的尺寸很大，这表明他们经历了严重的或持续的疾病或营养不良，或两者兼而有之。我们还发现了牙齿发育紊乱的证据。我们与凯斯西储大学的斯科特·W·辛普森一起研究了牙齿的微观特征，观察所谓的雷氏线——在牙釉质中可以看到的生长线。虽然接触前和传教区的印第安人都有异常的雷氏线，但这些畸形在传教区的印第安人中更为普遍。
结合其他证据考虑，异常雷氏线的增加表明，饮食不良并不是传教区印第安人面临的唯一问题。纽约市美国自然历史博物馆的大卫·赫斯特·托马斯在圣卡塔利娜·德瓜莱挖掘了一口浅的、木板衬砌的水井，这口井可能曾是寄生虫的蓄水池。虽然他们的祖先依赖淡水溪流和泉水，但传教区的印第安人喝的是井水，任何今天生活在该地区的人都知道饮用浅井水的危险：它很容易被污染，并可能导致寄生虫感染和其他问题。
普遍感染的可能性因以下事实而增强：我们研究的大多数有缺陷的牙釉质似乎是在生命的前两年形成的。这是一个婴儿腹泻脱水是主要健康威胁的时期。急性脱水会抑制所有形式的细胞的功能，包括成釉细胞——负责牙釉质形成的细胞。正如当今许多欠发达国家一样，受污染的食物和水中的细菌和病毒会导致婴儿腹泻。当然，传教区会创造促进婴儿腹泻和我们在牙齿中看到的生长应激模式的生活环境。
其他疾病，如天花和麻疹，也可能很容易传播，因为印第安人聚集在传教区周围拥挤的社区中。虽然许多急性传染病在影响骨骼之前很久就夺走了人们的生命，但有些感染——如由金黄色葡萄球菌引起的感染——可以从软组织伤口传播到附近的骨骼，留下可观察到的病变。接触时期的印第安人的许多小腿骨或胫骨都有病变，表明正是这种感染。
感染也会导致贫血，因为某些类型的寄生虫，如钩虫，会使它们的人类宿主失血。对传教区骨骼的观察表明，这种感染很常见。这些骨骼的许多表面都有筛状病变——称为筛状骨质增生症——可能是由缺铁、坏血病或感染引起的。很少有接触前的印第安人似乎有这些病变，可能是因为他们以鱼和玉米为主的饮食共同提供了足够的铁来避免贫血。但传教区印第安人中筛状骨质增生症的丰富很可能是由贫血引起的，而贫血不仅是由日益以玉米为主的饮食引起的，也是由肠道感染引起的。
食物和生活条件并不是居住在传教区的印第安人的文化中唯一发生巨大变化的方面。西班牙人在佛罗里达实行分配劳役制，这意味着身强力壮的印第安男子必须在农场、公共工程和政府建设项目中以及为军队工作。印第安人还被要求长途跋涉搬运重物，因为直到1680年左右，该地区才出现役畜。在我们的骨骼研究中，我们注意到接触时期的印第安人骨关节炎的发病率高于他们的前辈——我们认为这是一种由工作量增加引起的现象，因为关节的磨损和撕裂会导致骨关节炎。但这种情况也与其他因素有关。因此，我们决定进一步调查，从骨骼中寻找更多答案。
劳动的骨骼
活人的骨骼对体力活动高度敏感。在人的一生中，人的骨骼会根据作用在其上的机械力改变形状和结构。基本上，骨组织被放置在骨骼需要它的地方。例如，当一个人行走或站立时，来自肌肉拉力或体重产生的力会触发骨骼中的细胞活动，从而导致骨骼重塑。如果关键部位没有适当的数量或分布的骨骼，弯曲或扭转力可能会折断大腿骨或股骨。
约翰·霍普金斯大学医学院的克里斯托弗·B·拉夫和我借鉴了土木工程师和机械工程师开发的用于测量建筑材料强度的方法，分析了来自佛罗里达接触前和传教区遗址的股骨和肱骨（上臂）骨骼的强度。这种方法需要测量骨骼横截面几何特性，称为面积二次矩。面积二次矩反映了骨骼在横截面中的分布情况，并表明骨骼在弯曲或扭转过程中抵抗断裂的强度或能力。该分析需要追踪骨骼横截面中外部（骨膜下）和内部（骨内膜）周边的轮廓，然后计算骨骼的生物力学特性[参见第102页的插图]。
我们发现，传教区印第安人的骨骼比他们的前辈更强壮：后来的骨骼比早期的骨骼具有更大的面积二次矩。这并不是说传教区印第安人的骨骼比他们的祖先更好。相反，骨骼只是适应了新的机械需求。鉴于众所周知的剥削情况和在欧洲人统治下劳动的印第安人的繁重工作量，我们认为骨骼强度和骨关节炎的增加是由他们生活方式的根本改变引起的，这种改变涉及体力活动的增加。
生物考古学为我们提供的见解证实了历史文献中的许多内容——包括印第安人的强迫劳动和困扰他们的疾病——但它们也为我们提供了更全面和精确的过去图景。欧洲人的接触在许多方面带来了苦难。瘟疫、营养不良、缺铁、生长中断、感染和繁重的劳动都付出了代价。然而，尽管情况不利，土著人民还是适应了新的需求和新的挑战，这个故事在我们人类物种的历史中一次又一次地重演。
作者简介 克拉克·斯宾塞·拉森 指导佛罗里达生物考古学项目，该项目涉及美国和国外许多科学家的合作。他在堪萨斯州立大学读大学一年级时开始研究古代人类骨骼，并于1974年获得文学学士学位。他于1980年在密歇根大学安娜堡分校获得生物人类学博士学位。拉森是俄亥俄州立大学人类学系社会和行为科学杰出教授和系主任，也是纽约市美国自然历史博物馆的研究员。他目前是美国体质人类学杂志的主编。