The Atacama is the driest desert on earth.

By Javier Echeverría

Editing by Matthew Owens

In an article to appear in the academic periodical Journal of Archaeological Science Chilean chemists report their investigation into the consumption of plant-derived hallucinogenic substances through smoking and snuffing in prehispanic indigenous cultures in Chile. The search for substances was conducted via hair anlaysis of mummies from the Atacama desert in northern Chile (c. 100 B.C. – 1450 AD). Postdoctoral scientist at Universidad de Chile and lead author of the article, Dr Javier Echeverría explains the significance of the findings. As part of a larger multidisciplinary team, Drs Echeverría and Niemeyer are pursuing a line of investigation in Archaeological Chemistry.

By way of introduction it is very interesting to allude to this coincidence: The open skies of the Atacama Desert allow astronomers from around the world to gather to observe the stars and thus unravel the origin of the universe. Meanwhile, other scientists look to the ground; due to the extreme dryness of the desert soil mummified human remains are preserved intact guarding valuable information about our ancestors. Coincidence or not, these ideal environmental conditions are conducive to the making of a retrospective window, which allows us to form a relationship between the ancient past of the mummies and the past of millions of light years of our universe. A mistake that is often often made is to think that the mummies of San Pedro de Atacama (SPA) were subjected to artificial mummification process as was the case with the mummies of ancient Egypt. In fact, the process of SPA mummification occurred in quite a natural way, due to the extreme aridity and soil salinity in the Atacama desert, and high temperatures in the area. After this clarification, we can say that all the ancient inhabitants of SPA were mummified.

The importance of nicotine and hallucinogens in prehispanic society


The classic method of drying tobacco

The use of nicotine-rich natural sources, mainly species of Nicotiana (Tobacco), have been reported for the large majority of the pre-Columbian American cultures since prehistoric times. The use of tobacco by ancestral Amerindian cultures is deeply rooted in their culture and thinking, functioning as a source of psychotropic substances used for magico-religious ceremonies, medicinal and healing practices, and recreational purposes. Tobacco is thought to have originated on the lower slopes of the central Andes and the South and was spread throughout America. It is important to note that the first Amerindian settlements coincide with the place of origin for wild species of the genus Nicotiana, and prehistoric interest for this plant is based exclusively on its main alkaloid, nicotine. Among the species with high nicotine content are N. rustica and N. tabacum, coincidentally the most predominant species on the continent. There are reasons to believe that the cultivation of tobacco for religious and healing purposes, including its use for shamanic trance, started at the same time as agriculture emerged in South America. Another interesting fact is that wild species of tobacco grow naturally on land that has been disturbed, such as trails, roads and also on land used as burial sites. Perhaps for the latter reason it was thought of as a gift from the spiritual world to the descendants of the people buried.

Shamanic practices

Particularly in Andean cultures, the use of psychotropic substances was principally used in ceremonies and rites of a collective and social nature, for example the ceremony of Pachamama, where tobacco was the nexus between human beings and the spirit world, and was used as an offering to Mother Earth. It was also used, with the participation of the shaman, in curative medicinal therapies. It should be pointed out that there is a close functional relationship between tobacco and shamanism, because ritual tobacco use places the shaman as the central figure, seeking access, through acute nicotine intoxication, to altered states of consciousness and contact with the spirits and the supernatural.In this way, more than the frequency and form of administration, the importance focused on high doses causing intoxication. The dosage used depended on the type of effect that one wished to achieve: low dose nicotine has a sedative effect, while at high doses it has a narcotic and hallucinogenic effect. Thus with varying dosages, one can modulate the effects on the organism.

Local flora

There is archaeological information on the use of other psychoactive substances in the area of northern Chile. They have found seeds in some of the tombs in San Pedro de Atacama of a plant species that does not grow in Chile called cebil (Anadenanthera colubrina). Also plant species of wild tobacco and cebil remains have been found in pipes from the Northwest of Argentina. In this way our efforts focused on analysing the major alkaloids and their derivatives of these two types of natural sources; 5-OH-DMT, DMT, 5-MeO-DMT on the one hand, and nicotine and its metabolic derivatives on the other. Recently, we have published a review of the alkaloids of the native flora of Chile, where we found that only 29 percent of the species potentially rich in alkaloids have been studied. This gives an idea of the enormous phytochemical work pending in Chile, particularly in the flora of the northern part of our country. With respect to whether it’s known that local plant sources were used for psychoactive purposes, there is a branch of archaeology called archaeobotany, studying the micro-remains of plants found in residues of archaeological artefacts allowing the identification of the species to which they correspond. Our group will soon begin work on chemical and archaeobotanical analysis of residues from archaeological pipes found in the area with the aim of discovering what plant source was being used for these purposes, which will complement the information obtained from the hair analysis.

Social class and public health


“Miss Chile” mummy

With particular reference to the consumption of nicotine, we analysed the paraphernalia associated with the tombs where they mummies were found and assign an index, which we call a diversity index, which is a proxy for the wealth of the grave and therefore the social status of the individual. In this case the results indicated that the consumption of nicotine was independent of the social status of those who consumed it. Chewing coca leaves is still an integral practice of many of the Andean peoples. This ritual has a sacred and ceremonial nature associated with its medicinal properties as an analgesic, rather than its use as a narcotic. The ancient use of coca leaf contrasts with the current use of its major alkaloid, cocaine, by contemporary societies, which considers it a stimulant drug of the central nervous system. My feeling is that the consumption of nicotine did not cause major changes in public health in prehispanic times although it is unknown if these people suffered from illnesses associated with the consumption of nicotine, for example with lung cancer, emphysema or other pulmonary or cardiovascular pathologies. Life expectancy at that time was much lower than today and so probably these pathologies were not in evidence [by the time of death]. I think that it is an interesting topic to address in the future.

Future research directions

This research began as a multidisciplinary project that sought to study the interactions and human mobility among prehispanic populations of the north and centre of Chile, using biomedical, genetic, chemical, and mineralogical markers. Within the chemical markers it was envisaged to analyse bioanthropological remains, particularly hair of the mummies, and archaeological remains such as residues from pipes and ‘tablets’ for the inhalation of hallucinogens. I am currently developing a postdoctoral project funded by FONDECYT that seeks to explore the psychoactive potential of the flora of northern Chile and their potential use by prehistoric peoples.

Echeverría, J., Niemeyer, H.M., Nicotine in the hair of mummies from San Pedro de Atacama (Northern Chile), Journal of Archaeological Science (2013), doi: 10.1016/j.jas.2013.04.030.


A modo de introducción resulta muy interesante hacer alusión a esta coincidencia: La transparencia de los cielos del desierto de Atacama permite que astrónomos de todo el mundo se reúnan para observar las estrellas y de esta forma desentrañar el origen del universo. A su vez, otros científicos miramos hacia el suelo, debido a la extrema sequedad del suelo desértico los restos humanos momificados se preservan intactos guardando consigo valiosa información de nuestros antepasados. Casualidad o no, estas condiciones ambientales ideales propician la generación de una ventana retrospectiva, que permite  establecer una relación entre el pasado milenario de las momias con el pasado de millones de años luz de nuestro universo. Un error que se suele cometer frecuentemente es pensar que las momias de San Pedro de Atacama (SPA) fueron sometidas a un proceso de momificación artificial tal como ocurría con las momias del Antiguo Egipto. En realidad, en SPA el proceso de momificación ocurrió de forma absolutamente natural, debido a la extrema aridez y a la salinidad del suelo del desierto de Atacama, y las altas temperaturas de la zona. Luego de esta aclaración, puede decirse que todos los antiguos habitantes de SPA fueron momificados.

La importancia de la nicotina y alucinógenos en la sociedad prehispánica


The classic method of drying tobacco

El uso de fuentes naturales ricas en nicotina, principalmente especies del género Nicotiana (Tabaco), han sido reportadas para gran parte de las culturas precolombinas americanas desde tiempos prehistóricos. El uso ancestral del tabaco por culturas amerindias está muy arraigado en su cultura y pensamiento,  funcionando como una fuente de sustancias psicotrópicas empleada con propósitos ceremoniales mágico-religiosos, prácticas medicinales y curativas, y también con fines recreacionales. El tabaco se cree que se originó en las laderas bajas de los Andes centrales y del Sur y se diseminó a toda América. Cabe señalar que los primeros asentamientos amerindios coinciden con los lugares originarios de las especies silvestres del género Nicotiana, y que el interés prehistórico por esta planta se basa exclusivamente en su principal alcaloide, la nicotina.  Dentro de las especies con alto contenido de nicotina están N. rustica y N. tabacum, coincidentemente las especies con una mayor predominancia continental. Hay motivos para pensar que el cultivo del tabaco con fines religiosos y curativos, incluyendo el uso para el trance shamánico, se inició por el mismo tiempo que la agricultura en América del Sur. Otro dato interesante es que las especies de tabaco silvestre crecen espontáneamente en terrenos perturbados, tales como senderos, caminos y también entre la tierra revuelta de los sitios usados como cementerios. Quizás por esta última razón fuera asociada como un regalo del mundo espiritual para los descendientes de la persona enterrada.


Particularmente en las culturas andinas el uso de sustancias psicotrópicas era principalmente utilizado en ceremonias y ritos de carácter colectivo y social, como por ejemplo la ceremonia de la Pachamama, donde el tabaco era el nexo entre los seres humanos y el mundo espiritual, y era empleado como ofrenda para agradecer y retribuir a la madre Tierra. También era utilizado, con la participación del shamán, en terapias medicinales curativas. Es conveniente precisar que existe una estrecha relación funcional entre el tabaco y el shamanismo, por lo que el consumo ritual de tabaco sitúa al shamán como la figura principal, que pretende acceder, a través de la intoxicación aguda con nicotina, a estados alterados de conciencia y contactarse con los espíritus y lo sobrenatural. De esta forma, más que la frecuencia y forma de administración, la importancia se centraba en una alta dosis que provocara la intoxicación. La dosis empleada dependía del tipo de efecto que se quisiera lograr: a bajas dosis la nicotina tiene un efecto sedante, mientras que a dosis altas posee un efecto narcótico y alucinógeno. De esta forma se puede modular con la dosis sus efectos en el organismo.

Flora local

Existe información arqueológica sobre el uso de otras sustancias psicoactivas en la zona de norte de Chile. Se han encontrado en algunas tumbas en San Pedro de Atacama semillas de una especie vegetal que no crece en Chile llamada cebil (Anadenanthera colubrina). También se han encontrado restos vegetales de especies de tabaco silvestre y cebil en pipas del Noroeste de Argentina. De esta forma nuestros esfuerzos se concentraron en analizar los principales alcaloides y sus derivados de estos dos tipos de fuentes naturales, 5-OH-DMT, DMT,  5-MeO-DMT por una parte, y nicotina y sus derivados metabólicos por otra. Recientemente hemos publicado una revisión de los alcaloides de la flora nativa de Chile, donde comprobamos que solo el 29% de las especies potencialmente ricas en alcaloides han sido estudiadas. Esto da una idea del enorme trabajo fitoquímico pendiente en Chile, particularmente en la flora de la zona norte de nuestro país. Con respecto a conocer si se usaron fuentes vegetales locales con fines psicoactivos, existe una rama de la arqueología llamada arqueobotánica, que estudia los microrestos vegetales encontrados en residuos de artefactos arqueológicos permitiendo identificar las especie a que corresponden. Nuestro grupo de trabajo pronto trabajará en el análisis químico y arqueobotánico de residuos de pipas arqueológicas encontradas en la zona con el fin de saber qué fuente vegetal era la que se estaba utilizando con estos fines, lo que complementará la información obtenida del análisis del pelo.

La clase social y la salud pública


“Miss Chile” mummy

En lo que respecta particularmente al consumo de nicotina, nosotros analizamos la parafernalia funeraria asociada a las tumbas de donde provenían las momias y asignamos un índice, que denominamos índice de diversidad, que indicó indirectamente la riqueza de las tumba y por ende la condición social del individuo. En este caso los resultados indicaron que el consumo de nicotina era independiente de la condición social de quien lo consumía. La masticación de hojas de coca es todavía  una práctica integral de muchas de las poblaciones andinas. Este ritual  tiene un carácter sagrado y ceremonial asociado a sus propiedades medicinales como analgésico, más que a su uso como estupefaciente. El uso ancestral de la hoja de coca contrasta con el uso actual de su alcaloide mayoritario, la cocaína, por parte de las sociedades contemporáneas, que lo considera una droga estimulante del sistema nervioso central. Mi sensación es que el consumo de nicotina no provocó grandes cambios en la salud pública en épocas prehispánicas Aunque se desconoce si esas personas padecían de enfermedades asociadas al consumo de nicotina, como por ejemplo cáncer de pulmón, enfisema u otras patologías pulmonares o cardiovasculares, la expectativa de vida en esa época era tanto menor que la actual, que probablemente esas patologías no llegaban a evidenciarse. Creo que es un interesante tema para abordar en el futuro.

Líneas de investigación futuras

Esta investigación surgió enmarcada en un proyecto multidisciplinario que buscaba estudiar las interacciones y movilidad humana entre poblaciones prehispánicas del norte y centro de Chile, utilizando marcadores biomédicos, genéticos, químicos y mineralógicos. Dentro de los marcadores químicos se contemplaba en análisis de restos bioantropológicos, particularmente pelo de las momias, y restos arqueológicos tales como residuos de pipas y tabletas de inhalación de sustancias alucinógenas. Actualmente me encuentro desarrollando un proyecto postdoctoral financiado por FONDECYT que busca explorar el potencial psicoactivo de la flora del norte de Chile y su uso potencial por pueblos prehispánicos.

Echeverría, J., Niemeyer, H.M., Nicotine in the hair of mummies from San Pedro de Atacama (Northern Chile), Journal of Archaeological Science (2013), doi: 10.1016/j.jas.2013.04.030.


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