Tusentals år sedan, invånarna i dagens Florida och Karibien festade på havssköldpaddor, lämnar efter sig ben som berättar historier om forntida dieter och havets förflutna.

Ett internationellt team av forskare använde banbrytande teknologi för att analysera proteiner från dessa ben för att hjälpa till att identifiera vilka sköldpaddor som människor fiskade från havet för årtusenden sedan. Detta kan hjälpa moderna bevarandeinsatser genom att hjälpa till att konstruera historiska baslinjer för sköldpaddspopulationer, många av dem är nu hotade, och belysa långsiktiga trender av mänsklig påverkan.

Tekniken, känd som kollagen fingeravtryck, gör det möjligt för forskare att visualisera distinkta kemiska signaturer i kollagen, det huvudsakliga strukturella proteinet i ben, som ofta är artspecifika. Detta ger ett komplementärt alternativ till att jämföra provers fysiska egenskaper och analysera forntida DNA, två metoder som kan misslyckas för artidentifiering i fragmenterade arkeologiska ben som finns i tropikerna.

Användning av kollagenfingeravtryck på mer än 100 sköldpaddsprover från arkeologiska platser upp till 2, 500 år gammal, forskarna fann att 63 % av de kollageninnehållande benen tillhörde gröna sköldpaddor, Chelonia mydas, med mindre antal höksnäbbsköldpaddor, Eretmochelys imbricata, och ridley-sköldpaddor, Lepidochelys art. Vissa exemplar som tidigare identifierats som havssköldpaddor utifrån sina skelettdrag var i själva verket ben från knäppande sköldpaddor, terrapins och sköldpaddor.

"Det här är första gången någon har fått information på artnivå med hjälp av proteiner som bevaras i arkeologiska havssköldpaddsben, sa Virginia Harvey, studiens huvudförfattare och doktorand i marinbiologi och zooarkeologi vid University of Manchester. "Vår metod har gjort det möjligt för oss att låsa upp gamla data som annars går förlorade i tid för att se vilka arter av sköldpaddsmänniskor som riktade sig till tusentals år sedan i Karibien och Florida-regionerna."

Globalt, havssköldpaddor har utnyttjats i årtusenden för sitt kött, ägg, skal och andra produkter. I dag, de möter hot från förlust av livsmiljöer och störningar, tjuvjakt, förorening, klimatförändringar och fiske. Endast sju arter av havssköldpaddor finns kvar, sex av dem är klassade som sårbara, hotad eller kritiskt hotad. Att få ett historiskt perspektiv på hur sköldpaddspopulationer har förändrats genom tiden är en avgörande komponent för att bevara dem, sa Harvey.

Ett av forskargruppens initiala mål var att avgöra om något kollagen fortfarande överlevde i forntida sköldpaddsbenrester. I en analys av 130 arkeologiska sköldpaddsprover, teamet kunde detektera kollagen hos 88 %.

"Vi var mycket imponerade av nivåerna av proteinkonservering i sköldpaddsbenen, av vilka en del tros vara upp till 2, 500 år gammal, " sa studiens medförfattare Michelle LeFebvre, biträdande curator för södra Floridas arkeologi och etnografi vid Florida Museum of Natural History. "Det faktum att vi sedan kunde använda proteinsignaturerna för artidentifiering för att bättre förstå dessa arkeologiska platser var väldigt spännande."

Teamet upptäckte en ovanlig kemisk signatur i ett litet antal benprover som kan tyda på att de tillhör en annan art än de som finns i haven idag. Men när forskarna försökte urgammal DNA-analys på dem, de fann att materialet var för nedbrutet.

"Där DNA-sekvensering ofta kan ge mer exakt information om artens identitet, denna molekyl är mycket ömtålig och överlever inte alltid så bra i gamla prover från heta, fuktigt klimat, " sa studiens medförfattare Konstantina Drosou, forntida DNA-specialist vid University of Manchester.

I kontrast, proteiner är närvarande i mycket högre koncentrationer och därför mer sannolikt att överleva i det arkeologiska arkivet, sa Drosou.

"Proteiner är mycket robusta molekyler, ", tillade Harvey. "Frånvaron av bevarat DNA i dessa prover betyder att vi inte har kunnat verifiera om de representerar en ny art av havssköldpadda eller inte, men det visar oss att vårt arbete här är långt ifrån färdigt. Det finns så mycket som vi fortfarande kan lära av sköldpaddsresterna på dessa platser och utanför."

Att använda kollagenfingeravtryck för att korrigera felidentifikationer baserat på fysiska egenskaper var "ett trevligt ytterligare resultat av studien, sa Michael Buckley, senior författare till studien och senior forskare vid University of Manchester.

Susan deFrance, studie medförfattare och professor vid University of Florida avdelning för antropologi, nämnda unga havssköldpaddor är ofta felidentifierade eftersom de är små och kan sakna de egenskaper som används för att särskilja ben från vuxna havssköldpaddor.

"Det här är första gången vi har kunnat titta så specifikt på de föredragna matvalen för de boende på plats, " sa hon. "På Florida Gulf Coast-platsen, de fångade många unga sköldpaddor. De positiva identifikationerna på artnivå av dessa prover kunde inte ha uppnåtts utan denna kollagen-fingeravtrycksteknik."

På samma plats, forskare fann gröna sköldpaddor i både avfallshögar och högar, men ridleysköldpaddsexemplar hittades bara i högar, antyder att de kan ha varit reserverade för festritualer, sa LeFebvre.

"Vi visste att dessa forntida människor åt havssköldpaddor, men nu kan vi börja finslipa på vilka sköldpaddor de åt vid vissa tidpunkter, " sa hon. "Det är inte annorlunda än idag - vi förknippar viss mat med vissa händelser. Det är så människor rullar."

Forskarna är också ivriga att fortsätta använda kollagenfingeravtryck på andra arkeologiska museiprover, av vilka många ännu inte har identifierats positivt på artnivån.

Harvey sa att hon hoppas att studien inspirerar till ytterligare forskning om havssköldpaddor och andra sårbara och hotade djur.

"Nu när den här metoden är tillgänglig, vi hoppas att biologer, arkeologer och naturvårdare globalt kommer att fortsätta detta viktiga arbete."

Forskarna publicerade sina resultat i Royal Society Open Science .

Casper Toftgaard från Köpenhamns universitet och Andrew Kitchener från National Museums Scotland, Edinburgh var också medförfattare till studien.