Изотопный анализ коллагена в изучении пергамена средневековых рукописей: интерпретация первых результатов

В настоящее время конвергенция гуманитарных и естественнонаучных дисциплин является одним из основных мировых направлений научного развития. К началу XXI в. традиционные методы извлечения исторической информации из

* Работа выполнена при поддержке гранта: РНФ 17-18-01399 «Ключевые памятники древности и средневековья из собрания Исторического музея: прочтение неисследованных явлений истории современными естественнонаучными методами».

письменных источников хотя и не утратили своей значимости, но в определенной степени исчерпали свои возможности. Поскольку вероятность появления новых древних рукописей близка к нулю, то актуальность повышения информативности уже существующей источниковой базы в мировой медиевистике становится очень высокой. На современном этапе развития науки источниковедческие возможности древних рукописных памятников могут быть расширены за счет исследования свойств и характеристик материалов, из которых они созданы. Специфика древнерусского письменного наследия состоит в том, что бóльшая часть средневековых пергаменных кодексов XI–XIV вв. не содержит данных о месте их создания. Это обстоятельство является огромной проблемой отечественной медиевистики, поскольку лишает историков и лингвистов объективной информации не только о происхождении конкретного манускрипта, но и о существовании самих средневековых книжных центров или о взаимосвязи даже самых известных памятников эпохи. А это, в свою очередь, препятствует реконструкции реальных процессов в истории развития науки и культуры на протяжении средневековья, поскольку происхождение большинства письменных памятников интеллектуальной и культурной жизни Древней Руси вырвано из контекста, а вся история книжной культуры представляется дискретной. Методы палеографии и кодикологии позволяют в значительной степени решать проблему атрибуции пергаменных рукописей, однако во многих случаях, особенно при локализации памятников, они не имеют убедительных доказательств.

Для решения этой проблемы нами была поставлена задача применить изотопный анализ коллагена (метод изотопной масс-спектрометрии) к большому комплексу древнейших пергаменных рукописей, хранящихся в Отделе рукописей Государственного исторического музея. Речь, прежде всего, идет об изотопном анализе углерода и азота в мельчайших образцах коллагена пергамена средневековых рукописей. Метод изотопной масс-спектрометрии основан на явлении фракционирования этих изотопов в живом организме (углерода при фотосинтезе, углерода и азота при биохимической (микробной) трансформации органического вещества). Изотопный состав растительности определенной местности уникален; коллаген костей травоядных, а через них и хищных животных наследует исходный изотопный состав местных растений. Метод масс-спектрометрии изотопных отношений (IRMS) дает количественную информацию о метаболизме в биологических и экологических системах, не доступную для других аналитических методов. Изотопная метка позволяет исследовать природные ископаемые, изменения древнего климата, исчезнувшие виды животных, систему питания древних людей, происхождение растительных лекарственных, наркотических и взрывчатых веществ, фальсификацию продуктов питания и многое другое (Изотопная масс…, 2011; Талибова, Колеснов , 2011. С. 44; Stable isotopes…, 2007). В исторической науке изотопная масс-спектрометрия широко применяется при анализе археологических находок ( Bentley et al ., 2004. P. 365; Bentley, Knipper , 2005. P. 629; Eckardt et al ., 2009. P. 2816; Evans et al ., 2006. P. 265; Montgomery et al ., 2005. P. 123; Price et al. , 2012. P. 311; Энговатова и др ., 2013. С. 96; Яворская и др ., 2015. С. 54; Шишлина и др. , 2012. С. 1145; 2016. С. 32).

Метод и материалы

Нами впервые была предпринята попытка привлечь объективные данные фракционирования стабильных изотопов δ13С и δ 15N к локализации пергамена средневековых рукописей1. Изотопная метка углерода (δ13С) характеризует определенный регион, отличающийся по своим климатическим условиям (влажность, температура) для фотосинтеза растений. Воспринятая без модификации травоядными животными, она сохраняется в составе их молекулы коллагена и может быть определена на масс-спектрометре. Соотношение стабильных изотопов другого легкого элемента – азота (δ 15N) – характеризует систему питания животного перед смертью и, в частности, отражает количество животного белка в его рационе.

Нужно отметить, что задача изотопного анализа коллагена исторического пергамена для локализации средневековых пергаменных рукописей до сих пор еще никем не ставилась. В 2011 г. в Оксфорде были опубликованы результаты первых опытов в этом направлении, полученные на материале 10 проб современного пергамена из Европы и Америки (The Technological Study…, 2011) В этой работе были отмечены потенциальные возможности географической группировки пергамена на основе показателей стабильных изотопов углерода и азота. Однако исторический пергамен для изучения не привлекался, методика комплексного анализа и интерпретации данных для исторических исследований предложена не была. В 2015 г. английские и ирландские ученые из Йоркского университета и Тринити-колледжа в Дублине применили в исследовании исторического пергамена карманных Библий XIII в. метод генетической экспертизы с целью установить, шкура каких животных использовалась при изготовлении этих книг ( Fiddymenta et al. , 2015. P. 15066–15071). Применение генетического метода стало основным трендом в современных исследованиях артефактов из органических веществ, в т. ч. пергамена. Тем не менее мы не считаем его перспективным для поставленных нами целей: знание породы животного, чья шкура была использована для написания каждой конкретной рукописи, возможно, имеет некоторое историческое значение, но никак не проясняет основных вопросов, стоящих перед исследователем древнерусских и византийских манускриптов, – о времени и месте их создания, которые позволяют реконструировать контекст их возникновения. Поэтому, учитывая хорошие результаты, которые уже дал метод изотопной масс-спектрометрии в археологических исследованиях, мы решили использовать именно его для исследования пергаменных кодексов. Нашей задачей является выяснение перспективности его применения для локализации пергамена средневековых рукописей и выявления книгописных центров Древней Руси, а затем, возможно, и Византии.

В качестве первого объекта исследования были использованы пробы пергамена четырех новгородских кодексов последней четверти XII – последней четверти XIV в. из собрания Отдела рукописей Государственного исторического музея: Студийского устава 1180-х гг. (ГИМ, Син. 330), служебной минеи на февраль из Софийского комплекта конца XII в. (ГИМ, Син. 164), древнейшей части Новгородской I летописи второй трети XIII в., в датировке которой существуют разные трактовки – вскоре после 1234 г. или 1260-е гг. (ГИМ, Син. 786), Новгородской Кормчей 1280-х гг. (ГИМ, Син. 132), которая состоит из двух частей – 1280-х гг. и последней четверти XIV в. Выбор для первого анализа рукописей с уже известной датировкой и общей локализацией гарантирует гомогенность исследуемой группы, позволяет верифицировать полученный результат и выработать оптимальный способ его интерпретации, что особенно важно в условиях первого опыта в этой области и отсутствия эталонных данных для сравнения.

Исследования2 были проведены в Институте геохимии и аналитической химии им. В. И. Вернадского (ГЕОХИ) РАН заведующим лабораторией геохимии углерода д. т. н. В. С. Севастьяновым и к. х. н. О. В. Кузнецовой3. Для опытов были использованы пробы пергамена с фальцев листов или осыпи по их краям, площадь которых не превышает 5–7 кв. мм. Для выработки методики масс-спектрального изучения пергамена было проведено подготовительное исследование двух образцов современного пергамена. Оно показало, что этот материал не требует специальной химической чистки хлороформом и может использоваться без предварительной пробоподготовки (точность анализа в очищенных и неочищенных образцах не превышает допустимые нормы: δ13С = 0,15‰, δ15N = 0,25‰). Результаты изотопного анализа двенадцати проб исторического пергамена приведены в табл. 1.

Таблица 1. Результаты изотопного анализа двенадцати проб исторического пергамена (12 проб из 5 рукописей)

2 Измерения изотопных отношений проводились на изотопном масс-спектрометре DELTA Plus XP, соединенном с элементным анализатором Flash EA 1112 (Thermo Fisher Scientific, Германия).

3 Результат совместной работы и текст настоящей статьи не нашли поддержки у выполнивших изотопный анализ проб В. С. Севастьянова и О. В. Кузнецовой, которые не сочли возможным поставить под ней свои имена. Это стало причиной нашего решения публиковать текст от нашего имени и принять ответственность за изложение и интерпретацию материала на себя.

Обсуждение результатов

Прежде всего необходимо отметить тот факт, что показатели отношения изотопов δ¹³С, полученные нами из образцов средневекового пергамена, полностью соотносимы с аналогичными показателями, полученными в результате анализа коллагена других органических останков, давно и плодотворно изучаемых археологической наукой (кости, волосы животных и человека). Так, данные изотопов углерода костей животных из погребений Ростова и Ярославля середины XIII в., находящихся в той же климатической зоне бореальных лесов, что и Новгород, колеблются в Ростове от -20,1 до -22,3 (среднее значение -22,1), а в Ярославле имеют более однозначный показатель -21,65 ( Яворская и др , 2015. С. 57; Энгова-това и др ., 2013. С. 101). Исходя из сопоставимости и адекватности полученных новых показателей отношения изотопов δ¹³С, можно считать пергамен хорошим материалом для изотопной масс-спектрометрии, а изотопную масс-спектрометрию коллагена пергамена подходящим и перспективным методом в изучении его и, что намного важнее, средневековых рукописей в целом.

Полученные нами новые данные, хотя и не представляют еще массовый материал, все же отражают тот факт, что новгородский пергамен имеет тенденцию делиться в хронологическом отношении на две группы, датирующиеся последней четвертью XII в. и второй третью XIII – XIV в. В первой группе (№ 1, 2) показатели δ13С заметно варьируются в пределах одной рукописи и в большинстве своем выше, чем во второй группе: они колеблются от -20,52‰ до -21,52‰ (σ13С = 1 ‰), а средний показатель равен -21,2 ‰. Вторая группа более поздних рукописей (№ 3, 3а, 4) хотя и имеет примесь пергамена с высоким показателем δ13С (-20,75‰), однако большинство проб дает схожие, более низкие величины δ13С, равные -21,8 ± 0,2 ‰. Это свидетельствует о гомогенности пергамена новгородских рукописей этого периода.

Можно было бы предположить, что причиной такой динамики изменчивости δ¹³С было изменение климата этого региона. Действительно, на Восточно-Европейской равнине к началу XIII в. заканчивался климатический оптимум и начинался период похолодания (т. н. малый ледниковый период). Последние исследования показывают, что ему предшествовал период существенного уменьшения количества осадков в 1150–1200-е гг., а его наступление с 1210-х гг. сопровождалось их значительным увеличением ( Слепцов, Клименко , 2005. С. 118–135). Однако данные, которые приводят палеоклиматологи, свидетельствуют о том, что за весь XIII в. количество осадков увеличилось, вероятно, примерно на 50–55 мм в год(Там же. С. 127), что не могло кардинальным образом повлиять на значительное изменение показателя соотношения стабильных изотопов углерода δ¹³С в пергамене.

Предполагаем, что различие в показателе δ13С в их пергамене объясняется тем, что в последней четверти XII в. (первая группа) пергамен для производства книг в Новгороде мог быть привозным из более южных территорий (неоднородный, с высоким показателем δ13С)4, а в последней четверти XIII – XIV в. (вто- рая группа) он происходил из достаточно узкого ареала с влажным прохладным климатом (однородный, с низким показателем δ13С). Наши исследования коди-кологических и орнаментальных особенностей новгородских рукописей этого периода подтверждают наше предположение (Уханова, 2017). И хотя использование привозного, более южного, пергамена в Новгороде в конце XII в. – период расцвета новгородской книжной школы – факт довольно неожиданный для специалистов, причина изменения путей поставки писчего материала в Новгород во второй половине XIII в., после монголо-татарского нашествия и нарушения связей с более южными княжествами, вполне очевидна.

Нужно отметить большой разброс показателей азота δ 15N в полученных данных даже внутри выделенных нами гомогенных групп новгородского пергамена. Несомненно, необходимо дальнейшее изучение биологической изменчивости исследуемого нами материала. Напомним, что на изготовление пергамена шли шкуры разновозрастных животных. Очевидно, что молодые животные, которые относились к возрасту молочного вскармливания или недавно вышли из него, характеризовались более высокими показателями дельта азота. Вероятно, именно поэтому мы имеем такой значительный разброс в показателях δ 15N: молодые бычки, чья шкура пошла на изготовление пергамена, могли питаться молоком матери или, напротив, только травой или даже сеном. Условия их содержания и вскармливания, зависящие, в свою очередь, от их возраста и времени забоя, напрямую влияли на показатель азота в шкуре. Если дальнейшие исследования подтвердят эту гипотезу, показатель соотношения изотопов азота δ 15N в пергамене можно будет признать нерелевантным для наших целей, призванных, прежде всего, уточнить его локализацию.

Заключение

Первые полученные результаты в области масс-спектрометрического анализа исторического пергамена нам кажутся вполне убедительными и перспективными для дальнейшего его применения в изучении локализации средневековых рукописей. Несомненно, для получения объективного и обоснованного результата в этой области, позволяющего делать более масштабные выводы, необходимы привлечение большого массива средневековых памятников, проверка полученных показателей статистическими методами и формирование базы данных изотопного состава коллагена, происходящего с разных территорий. В нашем распоряжении имеется ряд средневековых рукописей, локализация которых бесспорна. Они станут основой нашего дальнейшего изучения изотопного состава средневекового пергамена, тем ориентиром, с которым будет сравниваться основная масса нелокализированных рукописей. Мы допускаем, что по мере накопления данных результатов масс-спектрометрии картина территориальной принадлежности исторического пергамена будет отнюдь не линейной. Однако полученные нами первые результаты свидетельствуют о перспективности выбранного нами нового направления исследования.