Las evidencias conocidas hasta la fecha revelan que la secuencia histórico-cultural en la Región de Valparaíso se remonta a unos 10000 años atrás, después del término de la última glaciación. El Museo de Historia Natural de Valparaíso (MHNV) cuenta con una variada colección arqueológica cuyos materiales se pueden asociar a las distintas fases del desarrollo histórico-cultural prehispánico de la región, desde el período Arcaico hasta la llegada del inca.
La vida en tiempos arcaicos está representada por las piedras horadadas, uno de los objetos más enigmáticos de la prehistoria chilena, que aparecen en distintos contextos hasta época histórica. Cerca de Valparaíso se encuentran dos de los sitios más importantes de este período: el conchal de Punta Curaumilla, con una data de 8500 años, y el cementerio de Las Cenizas, al norte del lago Peñuelas, asociado a varios conjuntos de morteros comunitarios, conocidos popularmente como "piedras tacitas". Esos antiguos cazadores-recolectores ya procesaban intensivamente una variedad de gramíneas silvestres, como la quínoa, a partir de las cuales preparaban harina.
Hace unos 2500 años comenzó a darse un cambio radical en la sociedad: el paso gradual de la caza y la recolección a la producción de alimentos. Esta transformación marcó el inicio del período Alfarero Temprano, cuyo artefacto más característico dentro de la colección corresponde a un adorno labial denominado "tembetá". Junto con los inicios de la agricultura, en esta fase se desarrollaron tecnologías como la cerámica y la metalurgia, innovaciones asociadas a poblaciones que pudieron llegar desde el otro lado de la cordillera de los Andes y que se reflejan en las tradiciones culturales de varios grupos: los Molle en el Norte chico, los Bato y los Llolleo en la zona central, y los Pitrén en el sur.
Junto a una mayor complejidad social, en este período se observa una gran variabilidad de expresiones culturales por parte de grupos dispersos que, sin embargo, comparten algunas tradiciones tecnológicas comunes, que incluyen la producción de una cerámica -normalmente monocroma- muy elaborada; el uso del tabaco y el chamico como elementos de identidad; y la práctica de deformaciones craneales y mutilaciones corporales como los tembetá y las orejeras.
Hacia fines del primer milenio de nuestra era se observa otra transformación cultural decisiva, que todavía motiva discusiones sobre su origen. Considerado como la fase clásica de la prehistoria de la zona central de Chile, este período -denominado "Intermedio Temprano"- se asocia con el desarrollo de la cultura Aconcagua, de identidad étnica picunche. La producción agrícola se intensifica, con predominio del cultivo de maíz, y el tamaño de los grupos, por ende, aumenta. Las relaciones sociales se expresan en cementerios comunitarios, consistentes en grandes túmulos de tierra ahora separados de los sitios habitacionales.
En las colecciones del MHNV esta fase está representada por escudillas y jarros de cerámica de gran calidad, confeccionada en una fina greda de color anaranjado decorada con el motivo característico de la cultura Aconcagua: el "trinacrio", un círculo del que se desprenden tres aspas. Las piezas cerámicas de manufactura local con diseños y colores diaguitas halladas, por ejemplo, en el cementerio del Estadio de Quillota, sugieren que estos grupos picunches debieron establecer contacto con sus vecinos de más al norte en algún momento.
Finalmente, el período Tardío está definido por la expansión del Imperio inca hasta la zona central hacia 1450, proceso que se manifiesta en algunas piezas que dan cuenta de un desarrollo inca local, producto de la relación entre la población original y los colonos. La existencia en la zona de topónimos quechuas (Limache, Mantagua, Marga-Marga) y aymaras (Cachagua, Ligua, Ocoa, Quillota) junto a una mayoría de nombres mapuches (Catapilco, Curimón, Loncura, Llayllay, Llolleo, Olmué, Panquehue, Petorca, Puchuncaví, Putaendo, Quilpué, Quintay, Reñaca, Ritoque, Tunquén) constituye la mejor evidencia de ese vínculo.
Entre los materiales más interesantes de esa época en la colección del MHNV se cuenta un tamboril de cerámica, excepcional testimonio de la música precolombina encontrado durante el rescate de enterratorios en Villa Alemana.
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