Distância biológica (ou biodistância) é uma medida de relação biológica (similaridade/ dissimilariade), entre grupos separados por tempo e/ou geografia, obtidos através da aplicação de métodos estatísticos multivariados sobre a variação morfológica desses grupos. Essas medidas de relações pressupõem que as populações que compartilham atributos são mais proximamente relacionadas que populações que expressam muitas diferenças.
A Biodistância busca reconstruir processos evolutivos e padrões de parentescos em populações humanas. Uma das características das análises de biodistância é a sua escalabilidade, isto é, ela pode abranger de escalas globais até regionais. Nas escalas mais amplas, essas análises podem contribuir para investigar os principais eventos de migração humana; enquanto que nas escalas mais restritas, ela pode ser usada para reconstruir padrões de migração e fluxo gênico, relações de ancestralidade e descendência, eventos de substituição populacional, fronteiras populacionais, variabilidade mortuária relacionado a cemitérios, padrões de residência pós-marital.
Na morfometria tradicional, pode-se considerar duas classes de dados: métricos e não-métricos. Os dados métricos são variáveis contínuas obtidas de medidas lineares, ou índices derivados de medidas, que são usados para caracterizar o tamanho e a forma dos elementos esqueletais, especialmente o crânio, e dentários. Os dados não-métricos, por outro lado, são medidas discretas ou entidades anatômicas ‘quase contínuo’ que frequentemente são expressos como gradações de ausência até expressão completa.
Craniometria Craniometria é uma maneira científica de medição do crânio, sendo útil para a antropometria e as práticas forenses.
História da craniometria A antropologia biológica moderna foi fundada, em grande parte, através dos esforços de acadêmicos e naturalistas europeus e norte-americanos do século XVIII e XIX. O principal paradigma da época era a classificação tipológica dos seres humanos em distintas ‘variedades’ ou ‘raças’.
No início, duas figuras se destacam: Carl von Linné (Linnaeus) (1707-1778) e Johann Friedrich Blumenbach (1752-1840). Linnaeus separou os humanos em subespécies baseados em características anatômicas, na busca de organizar o mundo natural através de um sistema hierárquico sob os desígnios de Deus. Blumenbach, por sua vez, acreditava que as diferenças entre as ‘variedades’’ humanas eram resultadas dos diferentes climas, nutrição e modelos de vida, que tinham efeito sobre a força vital do indivíduo. Ao contrário da ideia de a ‘variedade humana’ ser entendida como uma entidade fixa do tempo da criação bíblia, para Blumenbach, essa variedade era vista como degenerações de uma forma perfeita original, causados pelos diferentes ambientes para onde humanos migraram. Essas idéias de Blumenbach sobre a variedade humana não foram amplamente aceitos entre os acadêmicos do século XVIII.
Na virada do século XIX, os estudiosos foram gradualmente reconhecendo a notável diversidade e variação da humanidade, mas continuaram a se forcar em um número pequeno de características fenotípicos com pouco ou nenhuma relação dentro da variação da espécie. Ainda se apoiando no pensamento tipológico, esse período foi caracterizado pela craniometria, na crença de que as ‘raças’ poderiam ser sistematicamente medidas.
S. G. Morton (1799-1851), na década de 1940, desenvolveu uma série de medidas para melhor quantificar as diferenças entre e dentro das ‘raças’, além de reconhecer a relação entre morfologia e ancestralidade. M. Paul Broca (1824-80), por sua vez, ampliou e padronizou essas medidas.
Outro que também desenvolveu análises craniométricas foi Ales Hrdlicka (1869-1943), porém, ele evitou maiores inferências sobre os dados, uma vez que ele se manteve apenas descrevendo as distribuições dos dados (média e intervalos). Em contrapartida, Earnest Albert Hooton (1887-1954) se demonstrou mais confortável com estatísticas. Ele aplicou diversos métodos para analisar a variação regional entre populações, iniciando com o agrupamento visual de crânios semelhantes e confirmando esses agrupamentos com análises estatísticas.
Georg Neumann (1907-71), frequentemente considerado como um dos últimos tipologistas, foi um dos primeiros antropólogos a incorporar completamente os dados arqueológicos às classificações taxonômicas.
Avançando sobre as contribuições de Morton e Broca, Rudolf Martin (1864-1925) delineou a instrumentação craniométrica, definiu detalhadamente de cada ponto de referência óssea (‘landmark’), medidas individuais (distância entre ‘landmarks’), e descritores geométricos das medidas cranianas. William White Howells (1908-2005), por fim, refinou esses tratamentos craniométricos. Além disso, redefinindo a construção racial como populações geográficas, Howells coletou o maior banco de dados craniométricos global, ainda utilizado hoje.
Outro banco de dados em larga escala disponível na literatura é aquele coletado por T. Hanihara.
Coleta de dados craniométricos Os dados coletados são medidas lineares (comprimentos, larguras, projeção, rádios), obtidos através de pontos de referências (landmarks), que são usados para caracterizar o tamanho e forma do crânio.
Antes das análises em si, algumas considerações iniciais são frequentemente levadas em consideração para evitar vieses: sexo e idade. A respeito de sexo, há uma generalização de que os homens são mais robustos e têm inserções musculares com demarcadas nos ossos que as mulheres. Assim, os bancos de dados são construídos separadamente considerando a estimativa de sexo. Sobre a idade, os estudos de craniometria são executados utilizando apenas indivíduos adultos.
Banco de dados de Howells Um dos protocolos utilizados para a coleta de dados craniométricos foi proposto por Howels. Esse protocolo possui 74 medidas craniométricas, sendo 61 medidas lineares e 13 angulares, e, com sua aplicação, Howells produziu um banco de dados com amostra de grupos humanos ao redor do mundo todo.
Banco de dados de Hanihara Um segundo banco de dados de quantidades expressivas, que foi possui amostras ao redor do mundo, é o de Hanihara. Esse banco de dados, que foi organizado pelo Dr. Tsunehiko Hanihara, do Departamento de Anatomia da Saga Medical School (Saga, Japão), possui 272 séries masculinas e 179 feminas, coletados de 19 regiões geográficas (Aleutas, Australianos, Canadenses, Centro e Sul-Americanos, Asiáticos do Leste, Esquimós, Europeus, Indianos, Melanésios, Micronésios, Africanos do Norte, Asiáticos do Nordeste, Papuas Nova Guiné, Polinésios, Asiáticos do Sudeste, Africanos Sub-saarianos, Asiáticos do Sudoeste, Bretões e Norte-Americanos). Esse banco possui 45 variáveis métricas que foi gerado da combinação dos protolocos de Martin e Saller, e Baäuer, havendo sobreposição com a de Howells.
Métodos estatísticos sobre dados craniométricos Bioantropologos frequentemente trabalham com remanescentes esqueletais incompletos em vários níveis diferentes devido a processos tafonômicos e outros processos destrutivos. Infelizmente, muitas das análises multivariadas requerem uma tabela de dados completos. Nesse contexto, algums métodos para lidar com esses valores faltantes são utilizados. Uma primeira opção é a de deletar variáveis e espécimes com dados faltantes. Uma outra opção é a utilizar algum método de imputação de dados. Entre os métodos de imputação comumente utilizado, encontram-se: a regressão múltipla, e a substituição pela média da variável. Além disso, Kenyhercs & Passalacqua, ao estudar comparativamente diferentes métodos de imputação para dados craniométricos, sugeriram que o método kNN (k-nearest neighbor) pode ser uma boa escolha.
Antes das análises multivariadas, outro tratamento dos dados é frequentemente implementado, a correção do fator tamanho. Houve várias tentativas para se separar a forma do tamanho desses crânios, pois, caso não haja a remoção do fator tamanho sobre os dados, a maioria das diferenças entre os grupos serão produzidas pelo tamanho. Porém, o tamanho e a forma não são biologicamente independentes. Assim, é importante ter em mente que mesmo com a remoção do fator tamanho nos dados, a influência dele se manterá, de certa forma, nos resultados. Uma das maneiras de fazer essa correção é através do método da média geométrica. Outro método que também foi aplicado é a transformação das variáveis em escores-z.
Finalmente, sobre as análises multivariadas aplicadas aos dados craniométricos, pode-se citar: Distância de Mahalanobis, Distância Euclidiana, Análise de Componentes Principais (a partir de matrizes de covariância), Análises de agrupamento (método de UPGMA e Ward), Análise de funções discriminantes, Escalalonamento Multidimensional (sobre a Distância da Mahalanobis).
Dados não-métricos cranianos Os dados não-métricos cranianos (também conhecido como epigenéticos, embora não muito utilizado devido a outras definições do termo) são características do crânio com múltiplos estados de caráter, pontuados de forma categórica (ordinal ou dicotômica).
Histórico dos dados não-métricos cranianos Durante os séculos XVIII e XIX, os traços não-métricos eram tratados como “anomalias” esqueletais no meio acadêmico, sendo que, no final desse período, as descrições de variantes esqueléticas não-métricas já tinham se tornado comuns.
Na década de 1930, F. Wood-Jones (1879-1954) mudou a ênfase desses traços de uma variação individual para a variação dentro e entre grupos.
Nas décadas de 1950 e 1960, H. Grünberg (1907-1982) investigou variantes genéticas em camundongos, o que abriu caminho para estudos em humanos. Isso foi exatamente isso que W. S. Laughlin e J. B. Jorgenson fizeram, e assim, se consolidou o uso de traços cranianas não-métricas como proxies viáveis para dados genéticos em estudos de biodistância.
A. C. Berry e R. J. Berry, no final da década de 1960 e início de 1970, estudaram traços não-métricos em relação as influencias do ambiente, sexo e idade, que, apesar de posteriores críticas, produziram contribuições para os estudos de biodistância que permaneceram influentes. Nesse mesmo período, Nancy Suzanne Ossenberg (1933-2018), através de dados ‘discontínuos’ de crânios humanos, buscou sintetizar o uso desses dados para além da mera descrição e explorar padrões de idade, sexo, incidência lateral, correlações entre traços, efeitos na expressão de traços na deformação craniana e tendências temporais.
No final da década de 1980, G. Hauser e G. De Stefano ampliaram a lista de traços investigados por Berry e Berry, além de definirem e padronizarem esses traços, e investigar a herdabilidade e função dessas características. Uma versão moderna e frequentemente utilizada em bioarqueologia dessas características foi apresentada por J. E. Buikstra (1945-hoje) e D. H. Ubelaker (1946-hoje), na década de 1990, consolidando o uso dessas variações em estudos antropológicos.
Em 2013, Ossenberg publicou um banco de dados não-métricos cranianos de populações ao redor do mundo, que foi disponibilizado gratuitamente para outros pesquisadores (http://hdl.handle.net/1974/7870). Além disso, Konigsberg também disponibilizou um código estatístico para calcular distâncias biológicas de dados não-métricos cranianos (http://www.anthro.illinois.edu/people/lylek/).
Coleta de dados não-métricos cranianos Os traços do crânio humano incluem quatro tipos: ossículos dentro das suturas do crânio, traços hiperostóticos ou proliferações esqueletais incomuns, traços hipostóticos envolvendo deficiência na ossificação, e variações no forame.