Schedel mens

Tientallen of duizenden jaren oud: zo bepaal je de leeftijd van botten

Een aangespoelde kaak op het strand of opgegraven botten tijdens werkzaamheden: jaarlijks melden meer dan honderd mensen zich bij de politie als ze een bot vinden. Maar niet elk bot is forensisch gezien interessant genoeg om te onderzoeken. Botten van dieren of hele oude botten krijgen vaak geen forensisch vervolgonderzoek. Maar hoe weet je of een bot erg oud is? Het NFI onderzoekt de botten en kan dit samen met het Centrum voor Isotopen Onderzoek (CIO) van de Rijksuniversiteit Groningen bepalen.

De meeste botten worden gevonden op het strand en komen uit de Noordzee. “Op zee zijn blijkbaar de meeste slachtoffers gevallen. Dit komt mede omdat we door de eeuwen heen best wel wat oorlogen hebben gehad. Bovendien zijn we natuurlijk een land aan zee en zijn er in het verleden veel schepen vergaan. Het is dus niet gek dat vissers nu nog steeds botten opvissen met hun netten”, zegt Mike Groen, forensisch archeoloog bij het NFI.

Maar niet elk gevonden bot is van een mens. Waar het bij een kaak vaak snel duidelijk is dat het om een menselijk bot gaat, is dat bij veel andere botten voor een leek niet zo makkelijk vast te stellen. Daarom zoekt de politie eerst contact met Groen. “De politie maakt een foto van het bot en ik kan dan eigenlijk altijd wel zien of het dierlijk of menselijk is”, vertelt hij. “Je ziet het verschil op basis van de lengte van een bot, maar ook aan de vorm.” Zo is bijvoorbeeld een koe een stuk groter dan een mens, dus de botten zijn dat ook. “Er zijn wel dieren die qua botten op ons lijken, zoals beren, maar die komen in Nederland niet voor.”

Er kan soms wel wat twijfel zijn bij de botten van vogels. Deze zijn klein en lijken op de botten van een kind. “Het grote verschil is dat vogelbotten volgroeid zijn en die van een kind niet. Dus iets kan qua lengte lijken op botten van een kind, maar zodra je ziet dat het om volgroeide botten gaat, weet je dat het nooit van een kind kan zijn”, legt de forensisch archeoloog uit.

Recent vermist of niet?

Naast de vraag of het een menselijk of dierlijk bot is, is het voor DNA-verwantschapsonderzoek van belang om te weten of het gaat om bot van een ‘recent’ vermist persoon. Charissa van Kooten van het NFI is DNA-verwantschapsdeskundige en onderzoekt of er een link is tussen een gevonden stuk bot en de Nederlandse DNA-databank Vermiste Personen. Zo probeert ze samen met de politie onbekende doden hun naam terug te geven. Recent is overigens een breed begrip en het NFI hanteert daarbij de grens van rond de Eerste Wereldoorlog. “Ga je langer terug dan zijn er geen nabestaanden of verwanten meer die nog in leven zijn. Deze nabestaanden staan dus ook niet in de databank waardoor je ook geen match zal vinden en verder forensisch onderzoek stopt”, legt ze uit.

Bovendien is het lastig om van archeologisch materiaal een DNA-profiel te maken, mocht je dat al willen. “Je verbruikt dan wel arbeidsuren, chemicaliën en labcapaciteit voor iets wat geen bruikbaar profiel oplevert. Dat is zonde. Daarom is het belangrijk dat er een schifting wordt gemaakt tussen recente botten en archeologische vondsten”, legt ze uit. Blijkt een bot ouder dan 1920, dan zal er dus geen DNA-onderzoek plaatsvinden.

Maar hoe bepaal je of een bot van een persoon is die recent is overleden of een paar eeuwen geleden? Archeoloog Groen bestudeert daarom onder andere de plek waar een bot is gevonden. “Wij kijken of er bekende archeologische vindplaatsen in de buurt zijn en of er al eerder menselijk materiaal daar in de buurt werd aangetroffen. Rond de omgeving van bijvoorbeeld Noordwijk en Katwijk woonden heel vroeger al mensen en daar vind je dus oud skeletmateriaal in de bodem”, legt Groen uit. 

Daarnaast kijkt hij naar conserveringsstatus, dat is de minimale periode dat een lichaam of lichaamsdeel nodig heeft om te skeletteren. “We weten uit onderzoek bijvoorbeeld dat het gemiddeld 12 jaar duurt om een lichaam begraven in een zandige bodem volledig te laten ontbinden”, zegt hij. Om te bepalen of iets van voor of na 1920 is, vergelijkt hij een bot met de conserveringsstatus van bekende historische skeletten, dus botten waarvan bekend is hoe oud ze zijn. “Maar we kijken bijvoorbeeld ook naar gebitsslijtage die veroorzaakt is door het roken van een kleipijp”, vertelt hij. Deze pijpjes werden namelijk gebruikt van de 17e  tot en met eind 19e eeuw. Vind je zulke slijtage aan het gebit, dan gaat het dus om een lichaam van voor 1920.

Vergroot afbeelding
Beeld: NFI
Scheenbeen van een varken (boven) en van een kind (onder)

Hulp vanuit Groningen

Is er twijfel hoe oud een bot is, dan schakelt het NFI het Centrum voor Isotopen Onderzoek (CIO) van de Rijksuniversiteit Groningen in. Zij kunnen de leeftijd bepalen aan de hand van koolstof-14-datering, zie kader. Er zijn twee soorten manieren: voor de periode voor 1955 op basis van het radioactief verval van koolstof-14 (14C). En voor de tijdsperiode ná 1955 wordt vergeleken met 14C waarden die jaarlijks in atmosferische CO2 worden gemeten.

Om met die eerste te beginnen: Koolstof-14 zit, via het dieet, in alles wat leeft en vervalt wanneer het organisme, zoals de mens, overlijdt. 14C doet er 5730 jaar over om steeds te halveren in hoeveelheid. “Als we een bot aantreffen en we meten daar een bepaalde hoeveelheid 14C in, weten we op basis van die halveringstijd of dat bijvoorbeeld past bij een bot dat 1000 jaar oud is of 8000 jaar”, legt Sanne Palstra, deskundige op gebied van koolstof-14 dateren van het CIO, uit. 

Met deze meettechniek is het niet mogelijk om verder terug te gaan dan 50.000 jaar oud, door de detectielimiet. “De hoeveelheid koolstof-14 is op een gegeven ogenblik zo klein, dat het signaal dat we meten niet meer te onderscheiden is. We dateren af en toe botmonsters van bijvoorbeeld mammoeten of wolharige neushoorns die soms wel tot 200.000 jaar oud kunnen zijn (op basis van de aardlagen waarin ze zijn gevonden), maar wij meten dan geen 14C meer ”, legt Palstra uit.

Kernproeven helpen leeftijd bepalen

De andere manier van dateren kan dankzij kernproeven. “In de jaren 50 en begin jaren 60 van de vorige eeuw waren er veel bovengrondse kernproeven. Hier kwam veel straling bij vrij en dat zorgde voor extra productie van 14C in de atmosfeer. Er kwam dus over de hele wereld meer 14C bij”, legt Palstra uit. Sinds 1963 zijn deze kernproeven verboden en nam de relatieve hoeveelheid 14C jaarlijks flink af. Die afname van 14C in de atmosfeer door de jaren heen is ook weer terug te zien in de voeding van de mens en daardoor ook in de mens zelf. “Iemand die bijvoorbeeld in 1975 is overleden heeft daardoor een heel andere hoeveelheid 14C in het botmateriaal zitten, dan iemand die in 2000 is overleden. De afzonderlijke jaren zijn dan goed van elkaar te onderscheiden. We kunnen daarom van botten uit de periode na 1955 vrij specifiek bepalen, met een marge van ongeveer vijf jaar, hoe oud ze zijn.”

Vergroot afbeelding Schedel mens
Beeld: NFI
Schedel van een mens

Jaartal wijn

Overigens doet het CIO dit type ouderdomsbepalingen voor het NFI niet alleen voor botten. “We hebben ook wel eens ivoor moeten dateren van olifanten en neushoorns”, vertelt Palstra. Zo is het verboden om ivoor van de Afrikaanse olifant van ná 1990 te verkopen en met 14C-datering kan de leeftijd van slagtand bepaald worden. “Maar ook van bijvoorbeeld wijnen kunnen wij dit meten. Want klopt het jaartal wel dat op het etiket staat? Wij kunnen bepalen of de 14C in de wijn overeenkomt met de 14C die de druiven dat jaar als CO2 uit de atmosfeer hebben opgenomen”, legt Palstra uit.

Terug naar de forensische toepassing. DNA-verwantschapsdeskundige Van Kooten gebruikt de uitkomsten van het onderzoek van het CIO soms om bepaalde uitkomsten van haar eigen onderzoek te toetsen. “Als ik de Nederlandse DNA-databank Vermiste Personen doorzoek met een DNA-profiel van een bot, krijg ik soms meerdere resultaten. Als een van die resultaten wijst op een persoon die sinds 2020 is vermist, maar uit het onderzoek van het CIO blijkt dat het om een bot van rond 1970 gaat, dan kan dat dus geen match zijn. Het gaat hier om een vals positief resultaat, dat gebeurt weleens. Dan streep ik dat resultaat weg als mogelijke match”, legt Van Kooten uit.

Oudste bot

Voor Palstra blijft het bijzonder om een bijdrage te kunnen leveren aan de onderzoeken als die van NFI-deskundige Van Kooten. Het CIO onderzoekt 700 botmonsters per jaar en 60 hiervan worden ingestuurd door het NFI. Het oudste bot dat voor het NFI is gemeten, is gevonden vlakbij de Zandmotor, ter hoogte van Monster. Dat waren toen drie schedelfragmenten uit het zevende en achtste millennium voor Christus. “Maar af en toe zit er dus ook een bot tussen van een persoon die niet zo lang geleden is overleden. Ik vind het mooi dat deze toepassing ook forensisch van belang is. Dat we kunnen bijdragen aan een oplossing en dat een vermist persoon hierdoor mogelijk zijn of haar naam terugkrijgt.” 

Vergroot afbeelding
Beeld: NFI
Botmateriaal dat van het NFI naar het CIO wordt gestuurd.

KOOLSTOF 14

Koolstof-14 (14C) ontstaat hoog in de atmosfeer als reactie van kosmische straling met stikstofatomen en het wordt via de lagere atmosfeer als CO2 door planten opgenomen dankzij fotosynthese. Zo komt er dus koolstof-14 in planten en daarna ook in de rest van de voedselketen, zoals in de mens.

De meeste koolstof op aarde, in de atmosferische CO2 en in de mens bestaat uit koolstof-12 (99%) en koolstof-13 (1%). Dat zijn stabiele koolstofatomen, die niet vervallen tot stikstofatomen zoals het radioactieve koolstof-14 doet. Koolstof-14 komt relatief heel weinig voor. “Vergelijk het met een 25 meter zwembad vol met zand (de koolstofatomen), waarvan slechts één zandkorrel dan koolstof-14 is ”, illustreert Sanne Palstra van het CIO. Er is daarom speciale meetapparatuur voor nodig om deze kleine hoeveelheden betrouwbaar te kunnen meten.

Het radioactieve verval van koolstof-14 is cruciaal voor het dateren. “Als je dood bent, eet je niets meer. Zo komt er dus ook geen 14C meer in je lichaam. We weten dat 14C er 5730  jaar over doet om te halveren. Dus na 5730 jaar zit er nog maar de helft van de oorspronkelijke hoeveelheid 14C in bijvoorbeeld een bot. Na nog eens 5730 jaar een kwart”, aldus Palstra. “Hiermee bepalen we hoe oud het bot is en daarmee wanneer die persoon is overleden.” Het zegt niets over hoe oud de persoon op moment van overlijden was.  

Om te bepalen hoeveel 14C er al vervallen is van de oorspronkelijke hoeveelheid, is een aantal referentiepunten nodig. De koolstof-14 laboratoria hebben daarom wereldwijd diverse afspraken gemaakt, zodat dezelfde leeftijd wordt bepaald in materiaal met dezelfde ouderdom, ongeacht waar het gemeten wordt.

Vergroot afbeelding
Beeld: NFI
Kaak