Эффективность определения пола по останкам неполовозрелых индивидов методами морфологии (на примере средневековой серии Мамисондон, Северная Осетия)

DOI:

Цитирование. Ходырева Д. С., Гончарова Н. Н., Бужилова А. П., Березина Н. Я. Эффективность определения пола по останкам неполовозрелых индивидов методами морфологии (на примере средневековой серии Мамисондон, Северная Осетия) // Вестник Волгоградского государственного университета. Серия 4, История. Регионоведение. Международные отношения. – 2022. – Т. 27, № 5. – С. 39–51. – DOI:

Введение. Половые различия в размерах тела между мальчиками и девочками наблюдаются уже с рождения. По статистике мальчики рождаются более крупными, чем девочки. Это связано с интенсивной выработкой гормона тестостерона на этапе внутриутробного развития [15; 16]. На возрастном интервале от рождения до 7 лет величина полового диморфизма размеров тела детей постепенно уменьшается от грудного и раннего возрастов к возрасту первого детства. Существенно половой диморфизм начинает проявляться в период полового созревания, когда генерализованные процессы взросления отражаются на костной системе [5]. Для определения пола по морфологическим особенностям скелета, начиная с позднего подросткового возраста, разработано большое количество методик, позволяющих с высокой долей достоверности проводить идентификацию [2; 3; 8; 12]. Для палеоантропологических и биоархеологических исследований пол индивида, как и его возраст, являются базовыми характеристиками, на которых строятся все дальнейшие реконструкции. До недавнего времени, когда был разработан анализ палеоДНК, пол ювенильных индивидов оставался белым пятном в палеоантропологических исследованиях. Поставленную задачу на разных сериях пытались решить как судебные медики, так и антропологи, используя паспортизованные коллекции [19; 23; 28; 31; 32]. Разработанные на паспортизованных сериях или современных коллекциях признаки идентификации пола у детей имеют неодинаковую степень точности, которая в том числе зависит и от биологических особенностей использованной выборки.

Одним из самых известных исследований по определению пола у детей является работа Х. Шутковски [28], позже повторенная Р. Саттером [29] на другой серии костей. Исследуя подвздошные кости таза, Х. Шут-ковски выделил форму большой седалищной вырезки, глубину и величину угла, которой он связал с полом. Данный признак, по мнению автора работы, распознается на ранних стадиях развития плода и хорошо сохраняется в человеческих останках. Работы Х. Шутковс-ки [28] показывают, что достоверность данного метода составляет 71,4–95 %, в публикации Р. Саттера [29] эффективность этой же методики составляет 79–80,7 %, при этом диагностика пола у индивидов мужского пола в обоих исследованиях показывала более высокую точность, чем у индивидов женского пола. Однако применение этой методики на паспортизованной коллекции Лиссабона показало эффективность правильного определения пола только в 61 % случаев [30].

Другой популярной методикой, разработанной Х. Шутковски [28] и получившей развитие в работе С. Лот и М. Хеннеберг [25], является определение пола детей по морфологическим и метрическим особенностям нижней челюсти. С. Лот исследовала некоторые метрические признаки нижней челюсти (выступание подбородка, нижнечелюстной угол, подбородочный симфиз), получив результат с невысокой достоверностью распределения индивидов по полу: 33 % для признака выступания подбородка и 37 % для угла нижней челюсти. Позже С. Лот и М. Хеннеберг исследовали выборку детей возрастом от 7 месяцев до 3,5 лет посредством слепых тестов и получили среднюю точность метода 81 %.

Третьим кластером методик по определению пола у детей является одонтомет-рическая дифференциация [10; 18; 20; 24]. Коронки зубов имеют массу преимуществ перед костями черепа и посткраниального скелета: рано появляются, слабо меняются со временем, устойчивы к воздействию тафономических процессов. Ограничениями метода могут являться прижизненные изменения нормальных размеров зубов, например, физиологическая стертость или патологические состояния. Достоинствами данной методики является простота исполнения, что позволяет применять ее в любых условиях, а также использование метрических признаков, которые не опираются на субъективное мнение исследователя. Различия в размерах зубов у мужчин и женщин могут объясняться разным соотношением толщины эмали и дентина, которое определяется генами половых хромосом [27].

Среди российских антропологов вопросы идентификации пола по детским останкам поднимались в работах Н.А. Дубовой [7], на материалах могильника Гонур-депе, эпоха бронзы, Туркменистан, и В.В. Куфтерина [11], на материалах могильника Селивановский II, эпоха бронзы, Республика Башкортостан. Данные работы не выявили существенного диморфизма по размерам зубов. Кроме того, разработкой методик занимались также отечественные судебные медики [9; 14].

Целью данного исследования стала оценка достоверности наиболее распространенных методик определения пола по морфологическим признакам детских скелетов с известной половой принадлежностью на локальной антропологической серии Мамисондон.

Для достижения поставленной цели была проведена работа по изучению существующих методик идентификации пола по скелетным останкам неполовозрелых индивидов, отобраны самые распространенные и эффективные из них. Была проведена оценка успешности определения пола у детей по морфологическим признакам подвздошных костей и нижней челюсти с учетом данных археологии и пептидомного анализа. Был изучен половой диморфизм в размерах зубов молочной и постоянной генераций у детей и взрослых с известной половой принадлежностью. С помощью дискриминантного анализа была разработана система уравнений для определения пола по размерам зубов у детей и взрослых.

Материалы и методы. В работе была исследована коллекция раннесредневекового могильника Мамисондон (Алагирский район Республики Северная Осетия – Алания), датирующаяся VII–IX вв. н. э. [1; 6].

Особенностью данной коллекции, позволившей провести такого рода исследование на детских костяках, является возможность независимой половой идентификации по погребальному обряду. Захоронения мужчин и женщин производились в разных позах: мужские погребения совершались в вытянутом положении на спине, женские – в скорченном положении на боку. Аналогичный обряд характерен и для детских костяков.

Для проверки универсальности погребального обряда данные по положению тела в погребении сравнивались с данными по антропологии и генетике для взрослых индивидов и с результатами пептидомного анализа белков зубной эмали, как для взрослых, так и для детско-подростковой части выборки [13]. Таким образом, серию Мамисондон можно считать паспортизованной коллекцией для исследования морфологических критериев пола.

В процессе работы было изучено 43 детских и 60 взрослых скелетов.

Все признаки изучались слепым методом, без учета известных данных о половой принадлежности.

Для проверки методик, использующих неметрические признаки, нами были отобраны 38 детских костяков, которые имели необходимые части скелета. Из них 33 скелета имели хотя бы одну подвздошную кость с хорошей сохранностью большой седалищной вырезки; 37 скелетов имели хотя бы частично сохранившуюся нижнюю челюсть, на которой можно было зафиксировать хотя бы один из исследуемых признаков.

Большая седалищная вырезка и признаки нижней челюсти были исследованы у детских скелетов по методике Х. Шутковски [28].

Для определения глубины большой седалищной вырезки кость располагали дорзальной стороной к себе, затем ставили на ровную поверхность таким образом, чтобы она опиралась на нижнюю заднюю подвздошную ость и седалищную ость. Глубина вырезки определялась визуально. У индивидов женского пола она менее глубокая, у индивидов мужского пола – более глубокая.

Для определения угла большой седалищной вырезки кость располагали вентральной стороной к себе таким образом, чтобы сторона большой седалищной вырезки, которая находится ближе к седалищной ости, была выровнена по вертикали. Угол оценивался визуально (>90° у индивидов женского пола и <90° у индивидов мужского пола).

Согласно используемой методике, подбородочный выступ у девочек не выражен, при взгляде сверху сужен и сглажен. У мальчиков более выражен, он угловатый и сглаженный в области симфиза. Форма альвеолярной дуги определялась визуально при взгляде сверху. Девочки имеют V-образную альвеолярную дугу, а мальчики – U-образную. Эверсия области гониона (выступание углов нижней челюсти) определялась визуально.

Для проверки методик, использующих для половой идентификации метрические признаки зубов, были измерены некоторые постоянные зубы у детей и взрослых, а также все зубы молочной смены у детей. Среди зубов постоянной смены были отобраны те, которые в ряде работ показали высокий уровень полового диморфизма: клыки, первые и вторые моляры.

Для каждого зуба измерялись мезио-ди-стальный (или передне-задний) и вестибуло-лингвальный (или щечно-язычный) диаметры. В случае, когда это было возможно, перед измерением зубы вынимались из альвеол. Это позволило получить более точные размеры зуба, так как соседние зубы часто препятствуют измерениям в альвеоле.

Существует большое количество методик измерения зубов. В своих работах А.А. Зубов [10] полностью опирается на методику Р. Мартина [26], который измеряет мезио-дис-тальный диаметр между наиболее удаленными (контактными) точками аппроксимальных поверхностей, а вестибуло-лингвальный – между точками наибольшей выпуклости вестибулярной и язычной поверхностей.

В данной работе для измерения резцов, клыков и нижних моляров применялась методика С. Хиллсона [22]. В отличие от Р. Мартина, С. Хиллсон предлагает считать максимальным диаметром коронки расстояние между двумя параллельными плоскостями, которые являются касательными к самым мезиальной и дистальной точкам (в случае мезио-дистального диаметра) или вестибулярной и лингвальной точкам (в случае вестибу-ло-лингвального диаметра).

Моляры верхней челюсти характеризуются нестандартной формой и положением в альвеолярной дуге. В зависимости от числа бугорков их очертания могут варьировать от квадратных и ромбовидных до треугольных. В связи с этим для нахождения размеров верхних моляров в работе была использована предложенная С. Хиллсоном методика измерения диагональных диаметров моляров. Все верхние моляры измерялись следующим образом: мезио-дистальный диаметр измерялся как максимальный диагональный размер коронки, а вестибуло-линг-вальный как максимальный размер коронки, перпендикулярный первому диаметру (см. рисунок).

Для повышения точности анализа из выборки были исключены зубы, которые не отвечали требованиям по сохранности, то есть зубы с поврежденной эмалью. Кроме того, размер не брался в случае, если доступ к точкам на коронке зуба, которые задействованы в измерениях, был ограничен другими зубами.

Полученные размерные характеристики были обработаны в пакете программ STATISTICA 12.

Результаты. Определение пола по описательным признакам нижней челюсти и подвздошной кости таза. Пол был определен по следующим признакам: форма альвеолярной дуги, выступание подбородка и эверсия гонионов на нижней челюсти, и форма и глубина большой седалищной вырезки на подвздошной кости. По всем пяти признакам был оценен пол для каждого индивида, причем решение принималось в пользу пола, подтвержденного наибольшим количеством методик. Результаты были сведены в единую таблицу и сопоставлены с полом, известным по комплексу проведенных ранее исследований.

В случае спорной ситуации, когда половина признаков идентифицирует индивида как мужчину, а половина как женщину, при принятии решения необходимо учитывать значимость каждого признака. Тогда признаки, точнее определяющие пол, будут иметь больший вес при оценке половой принадлежности, и в случае спорной ситуации они и будут определять пол.

Для установления значимости для каждого признака было подсчитано число случаев, когда пол был определен верно, и рассчитан процент верных решений. Признак эверсии гонионов показал низкую эффективность для определения пола у детей (менее 50 % верных решений). Остальные признаки идентифицируют пол с точностью 57–63 %. Применение комплекса признаков позволяет верно определять пол в 61 % случаев.

Для описательных признаков была построена корреляционная таблица, которая позволила выявить зависимость признаков друг от друга. Наиболее скоррелированными оказались форма альвеолярной дуги и форма подбородочного выступа (коэффициент корреляции 1,0).

Исключение из программы определения пола нерабочего признака эверсии гонионов и признака выступания подбородка, который полностью скоррелирован с формой альвеолярной дуги, позволило незначительно повысить вероятность правильной половой идентификации (табл. 1).

Измерения мезио-дистального (L1) и вестибуло-лингвального (L2) размеров постоянного второго моляра верхней челюсти слева (М – мезиальный край коронки, Д – дистальный край коронки, В – вестибулярная сторона зуба, Л – лингвальная сторона зуба, М-В – мезио-вестибулярный угол, М-Л – мезио-лингвальный угол, Д-В – дистально-вестибулярный угол, Д-Л – дистально-лингвальный угол).

Автор иллюстрации: Д.С. Ходырева

Measurements of mesio-distal (L1) and vestibulo-lingual (L2) dimensions of the permanent second molar of the upper jaw from the left (M – mesial edge of the crown, D – distal edge of the crown, B – vestibular side of the tooth, L – lingual side of the tooth, M-B – mesio-vestibular angle, M-L – mesio-lingual angle, D-V – distal-vestibular angle, D-L – distal-lingual angle). The author of the illustration: D.S. Khodyreva

Построение дискриминантных уравнений для идентификации пола по размерам зубов. В работе Д.С. Ходыревой с соавторами [17] по первичным данным, полученным в результате измерений, были рассчитаны основные размерные характеристики зубов для детей и взрослых, а также проведено сравнение средних по размерам зубов. Выявленные признаки, по которым t -критерий показал наличие достоверных различий по полу, были далее использованы в пошаговом дискриминантном анализе.

Для увеличения численности серии измеренных зубов была проведена проверка равенства размеров зубов-антимеров при помощи t -критерия Стьюдента. Проведенный анализ не показал значимых различий в размерах между зубами-антимерами, что позволяет использовать в уравнении парный зуб с другой стороны челюсти вместо отсутствующего.

Дискриминантные уравнения были разработаны как для молочных (табл. 2), так и для постоянных зубов (табл. 3).

Дискриминантные функции для вестибу-ло-лингвального размера молочного 2-го моляра верхней челюсти имеют вид:

• •    ПОЛ 1 = 54,640 X Х , - 271,655,

• •    ПОЛ 2 = 51,150 x Х 1 - 238,009,

где ПОЛ 1 – мужской; ПОЛ 2 – женский; Х ₁ – вести-було-лингвальный размер 2-го моляра молочной смены зубов на верхней челюсти.

В соответствии с принципами дискриминантного анализа, для определения пола необходимо подставить в приведенные уравнения размеры зуба неизвестного индивида, после получения числового результата выбрать большее из двух значений. Уравнение, в котором получилось большее значение, и определяет группу, к которой относится индивид.

Дискриминантные функции для мезио-дистального размера постоянного верхнего правого 2-го моляра имеют вид:

• •    ПОЛ 1 = 36,992 X Х 1 - 224,232,

• •    ПОЛ 2 = 34,569 X Х 1 -195,910,

где ПОЛ 1 – мужской; ПОЛ 2 – женский; Х ₁ – мезио-дистальный размер 2-го моляра постоянной смены зубов на правой половине верхней челюсти.

Таблица 1. Точность идентификации пола по описательным признакам нижней челюсти и подвздошной кости таза

Table 1. Accuracy of sex identification by descriptive features of the mandible and iliac bone of the pelvis

	Форма альвеолярной дуги	Угол большой седалищной вырезки	Глубина большой седалищной вырезки	По всем признакам
Определены верно	22	21	19	27
Определены неверно	13	12	14	16
Общее число измерений	35	33	33	43
Процент верных решений	62,9	63,6	57,6	62,8

Таблица 2. Классификационная матрица для вестибуло-лингвального размера молочного 2-го моляра верхней челюсти

Table 2. Classification matrix for bucco-lingual diameter of the deciduous second molar of the upper jaw

Группа	Процент верных решений	Определены как мужчины	Определены как женщины	Всего
Мужчины	76,5	13	4	17
Женщины	85,0	3	17	20
Общее	81,1	16	21	37

Наиболее перспективным для определения пола у детей является первый постоянный моляр, ввиду раннего возраста закладки и прорезывания. Дискриминантные уравнения были разработаны по вестибуло-лингвально-му размеру постоянного 1-го моляра нижней челюсти (табл. 4).

Дискриминантные функции для вестибу-ло-лингвального размера постоянного 1-го моляра нижней челюсти имеют вид:

• •    ПОЛ 1 = 71,128 X Х ₁ - 377,419,

• •    ПОЛ 2 = 68,028 x Х 1 - 345,295,

где ПОЛ 1 – мужской; ПОЛ 2 – женский; Х ₁ – вести-було-лингвальный размер 1-го моляра постоянной смены зубов на нижней челюсти.

Обсуждение. Изученные в работе описательные признаки показали невысокий процент верных решений при определении пола и имеют недостаточно высокую надежность (табл. 1). Такие признаки, как глубина, угол большой седалищной вырезки и выступание подбородка позволяют определить пол верно с вероятностью до 63 %, тогда как признак эверсии углов нижней челюсти дает верный результат только в 45 % случаев. Это означает, что данный признак не может использоваться для определения пола у детей при отсутствии других признаков на нижней челюсти.

Вероятно, низкая точность этого метода связана с тем, что использующиеся для определения пола признаки формируются в онтогенезе в более позднем возрасте. Тогда как выборка, на которой проводилось исследование, в основном состоит из детей в возрасте до семи лет. Наши исследования показали, что необходимо с большой осторожностью использовать описательные признаки для определения пола у детей раннего возраста (до периода второго ростового спурта) [5].

Два признака – выступание подбородка и форма альвеолярной дуги – оказались тесно связаны друг с другом. Коэффициент корреляции этих признаков оказался равен единице, что может быть связано с влиянием одного из признаков (форма подбородочного выступа) на другой (форма альвеолярной дуги). Это, с одной стороны, приводит к возможности использовать любой из двух признаков при плохой сохранности изучаемого материала, с другой – снижает их идентификационную ценность.

С учетом исключения недостаточно надежного для половой идентификации признака эверсии гонионов и признака выступания подбородка, дублирующего определение пола по другому признаку, точность определения пола по программе, включающей все остальные признаки, не превысила 63 %. Следовательно, даже совместное использование этих признаков не повышает точности половой идентификации.

Таблица 3. Классификационная матрица для мезио-дистального размера постоянного верхнего правого 2-го моляра

Table 3. Classification matrix for mesio-distal diameter of the permanent right second molar of the upper jaw

Группа	Процент верных решений	Определены как мужчины	Определены как женщины	Всего
Мужчины	80,0	16	4	20
Женщины	76,2	5	16	21
Общее	78,0	21	20	41

Таблица 4. Классификационная матрица для вестибуло-лингвального размера постоянного 1-го моляра нижней челюсти

Table 4. Classification matrix for bucco-lingual diameter of the permanent first molar of the lower jaw

Группа	Процент верных решений	Определены как мужчины	Определены как женщины	Всего
Мужчины	74,4	32	11	43
Женщины	69,6	14	32	46
Общее	71,9	46	43	89

Необходимо добавить, что описательные признаки любой методики основаны на субъективной оценке исследователя и требуют определенного опыта в их применении.

Методики, основанные на метрических характеристиках зубов, показали хорошие результаты половой дифференциации. Анализ основных размерных характеристик зубов и сравнение средних по t -критерию позволили выявить ценные для половой идентификации признаки.

Была отмечена высокая вариабельность размеров некоторых молочных зубов и верхних постоянных моляров, что снижает их идентификационную ценность.

Дискриминантные уравнения, разработанные по вестибуло-лингвальному размеру вторых молочных моляров верхней челюсти, позволяют определять пол у индивидов исследуемой серии с высокой точностью – до 81,8 %.

Наибольшей способностью к дискриминации среди постоянных зубов обладает второй верхний постоянный моляр. Разработанные на его основе дискриминантные уравнения идентифицируют пол верно в 78 % случаев. Однако стоит отметить, что другие зубы постоянной смены также показали наличие статистических различий и являются пригодными для построения дискриминантных уравнений.

В соответствии с биологическими закономерностями, половой диморфизм усиливается в размерах постоянных зубов по сравнению с молочными. Это связано с более поздними сроками закладки, когда на формирование зуба начинают оказывать влияние гормоны. В связи с этим возрастает ценность первого постоянного моляра для идентификации пола. Разработанные на основе его размеров дискриминантные уравнения позволяют определять пол ребенка с 6–8 лет с точностью до 71,9 %.

Следует оговорить, что дискриминантные модели хорошо работают для идентификации индивидов той группы, на которой они разработаны. Это связано с различиями в уровне полового диморфизма разных популяций. В работе Э. Харриса [21] был изучен половой диморфизм четырех групп (австралийские аборигены, афроамериканцы, мексиканцы и коренные жители Южной Америки). В случае первых трех групп половой димор- физм размеров зубов был высоким, а последняя группа характеризовалась почти полным его отсутствием. В различных популяциях также могут быть неодинаковыми классы зубов, имеющих дифференцирующую ценность. Кроме того, по мнению В.П. Алексеева, эпохальная грацилизация могла способствовать снижению полового диморфизма [4]. В связи с этим мы считаем, что применение дискриминантных уравнений в межгрупповых исследованиях, в случае если группы значительно отличаются друг от друга по уровню полового диморфизма, может привести к серьезным ошибкам в идентификации пола. По этой причине для каждой новой исследуемой выборки детей актуально предварительно разрабатывать дискриминантные уравнения по размерам зубов взрослых индивидов из той же выборки. Это повышает точность определения пола у детей старше 6 лет, то есть после прорезывания первого постоянного моляра. Что касается младшей возрастной группы, на данный момент достоверное определение пола возможно только при помощи лабораторных методов – генетического анализа и пептидомного анализа белков зубной эмали.

Заключение. В результате исследования было установлено, что методики, основанные на описательных признаках нижней челюсти и подвздошной кости, в изученной детской выборке работают недостаточно надежно. Наиболее высокую точность половой идентификации показали методы дискриминантного анализа с использованием одонтометрических признаков. Для определения пола детей позднего препубертатного и раннего пубертатного возраста можно применять дискриминантные уравнения, построенные для размеров вторых постоянных моляров, так как они характеризуются наиболее высокой точностью. В случае их отсутствия допускается определение пола по дискриминантным уравнениям, разработанным для первого постоянного моляра. Ввиду слабой изученности полиморфизма одонтомет-рических признаков, мы рекомендуем использовать данную методику только при внутригрупповом определении пола. Дискриминантные уравнения для непаспортизованных серий должны разрабатываться на основании размеров постоянных зубов взрослых индивидов с ясными морфологическими критериями пола.