Аминокислотное датирование - Amino acid dating

Аминокислотное датирование - это метод датирования, используемый для оценки возраста образца в палеобиологии , молекулярной палеонтологии , археологии , судебной медицине , тафономии , осадочной геологии и других областях. Этот метод связывает изменения в молекулах аминокислот со временем, прошедшим с момента их образования.

Все биологические ткани содержат аминокислоты . Все аминокислоты, кроме глицина (простейшего), оптически активны , имея стереоцентр при их атоме α- C . Это означает, что аминокислота может иметь две разные конфигурации, «D» или «L», которые являются зеркальным отображением друг друга. За некоторыми важными исключениями, живые организмы сохраняют все свои аминокислоты в L-конфигурации. Когда организм умирает, контроль над конфигурацией аминокислот прекращается, и отношение D к L перемещается от значения, близкого к 0, к равновесному значению, близкому к 1, этот процесс называется рацемизацией . Таким образом, измерение отношения D к L в образце позволяет оценить, как давно этот образец умер.

Факторы, влияющие на рацемизацию

Скорость, с которой происходит рацемизация, зависит от типа аминокислоты и от средней температуры, влажности, кислотности ( pH ) и других характеристик вмещающей матрицы . Кроме того, пороговые значения концентрации D / L возникают при внезапном снижении скорости рацемизации. Эти эффекты ограничивают аминокислотную хронологию материалами с известной историей окружающей среды и / или относительными взаимными сравнениями с другими методами датирования.

Истории температуры и влажности микросреды производятся с постоянно увеличивающейся скоростью по мере развития технологий и накопления данных технологами. Они важны для датирования аминокислот, поскольку рацемизация происходит намного быстрее в теплых влажных условиях по сравнению с холодными и сухими условиями. Исследования умеренных и холодных регионов гораздо более распространены, чем исследования тропиков, и устойчивый холод океанского дна или сухая внутренняя часть костей и раковин внесли наибольший вклад в накопление данных датирования рацемизации. Как показывает практика, участки со средней годовой температурой 30 ° C имеют максимальный диапазон 200 тыс. Лет назад и разрешение около 10 тыс. Лет назад; участки с температурой 10 ° C имеют максимальный возраст ~ 2 млн лет и разрешение обычно около 20% возраста; при -10 ° C реакция имеет максимальный возраст ~ 10 млн лет и, соответственно, более грубое разрешение.

Сильная кислотность и щелочность от слабой до сильной приводят к значительному увеличению скорости рацемизации. Обычно предполагается, что они не оказывают большого влияния на природную среду, хотя тефрохронологические данные могут пролить новый свет на эту переменную.

Вмещающая матрица, вероятно, является наиболее сложной переменной при датировании аминокислот. Сюда входят различия в скорости рацемизации между видами и органами, а также глубина разложения, пористость и каталитические эффекты местных металлов и минералов.

Используемые аминокислоты

Обычный рацемизационный анализ обычно показывает соотношение D-аллоизолейцин / L- изолейцин (соотношение A / I или D / L). Это соотношение аминокислот имеет то преимущество, что его относительно легко измерить и оно может быть полезно в хронологическом порядке через четвертичный период .

Методы обращенно-фазовой ВЭЖХ позволяют измерять до 9 аминокислот, используемых в геохронологии, в разных временных масштабах на одной хроматограмме ( аспарагиновая кислота , глутаминовая кислота , серин , аланин , аргинин , тирозин , валин , фенилаланин , лейцин ).

В последние годы были предприняты успешные попытки исследовать внутрикристаллические аминокислоты по отдельности, поскольку было показано, что в некоторых случаях они улучшают результаты.

Приложения

Данные геохронологического анализа рацемизации аминокислот накапливались в течение тридцати пяти лет. Особенно пострадали археология , стратиграфия , океанография , палеогеография , палеобиология и палеоклиматология . Их приложения включают корреляцию датирования, относительное датирование, анализ скорости седиментации, исследования переноса наносов, палеобиологию сохранения , тафономию и усреднение по времени, определение уровня моря и реконструкцию термической истории.

Палеобиология и археология также сильно пострадали. Исследования костей, раковин и отложений внесли большой вклад в палеонтологические исследования, в том числе и в отношении гоминоидов. Произошла проверка радиоуглеродных и других методов датирования рацемизацией аминокислот и наоборот. Иногда возможно «заполнение» больших диапазонов вероятностей, например, эффектами резервуара радиоуглерода. Палеопатология и диетический отбор, палеозоогеография и корни, систематика и тафономия , а также исследования жизнеспособности ДНК имеются в большом количестве. Иногда возможно разделение вареных костей, скорлупы и остатков вареных от сырых. С помощью этого метода были оценены культурные изменения человека и их влияние на местную экологию.

Незначительное снижение этой способности к восстановлению во время старения важно для исследований нарушений разрушения тканей, связанных с долголетием и старостью, и позволяет определять возраст живых животных.

Аминокислотная рацемизация также играет роль в исследованиях деградации тканей и белков, что особенно полезно при разработке методов сохранения музеев. Они создали модели белкового адгезива и других повреждений биополимера и одновременного развития системы пор.

Судебная медицина может использовать этот метод для оценки возраста трупа или предмета искусства для определения подлинности.

Процедура

Анализ рацемизации аминокислот состоит из подготовки образца, выделения нужной аминокислоты и измерения ее отношения D: L. Подготовка проб включает идентификацию, экстракцию сырца и разделение белков на составляющие их аминокислоты, обычно путем измельчения с последующим кислотным гидролизом. Продукт гидролиза производного аминокислоты может быть объединен с хиральной специфической флуоресцентной системой, разделенной хроматографией или электрофорезом , и конкретное соотношение D: L аминокислоты определяется флуоресценцией. Альтернативно, конкретная аминокислота может быть разделена хроматографией или электрофорезом, объединена с катионом металла , а соотношение D: L определено масс-спектрометрией . Хроматографическое и электрофоретическое разделение белков и аминокислот зависит от размера молекулы, который обычно соответствует молекулярной массе, и в меньшей степени от формы и заряда.

использованная литература

внешние ссылки

Действующие лаборатории