لحساب العمر نستخدم طريقة سباق الأحماض الأمينية. يتم تحليلها عادةً باستخدام كروماتوجرافيا الغاز (GC) أو كروماتوجرافيا السائل عالي الأداء (HPLC).
التعارف عن طريق سباق الأحماض الأمينية
واحدة من أكبر التحديات التي تواجهها الدراسات الحفرية والأثرية والبيئية القديمة والمناخية القديمة، من بين أمور أخرى، هي الحاجة إلى وضع الملاحظات على مقياس كرونوستراتغرافي. يجب تحقيق عمليات إعادة البناء هذه باستخدام عدد كبير من طرق التأريخ اعتمادًا على النطاق الزمني، على سبيل المثال، ESR أو OSL أو 210 Pb أو 14 C أو U/Th. بالإضافة إلى ذلك، هناك طريقة سباق الأحماض الأمينية، والتي يمكن تطبيقها على عدد كبير من المواد، بما في ذلك قذائف الرخويات والصدفيات. تعتبر طريقة سباق الأحماض الأمينية مفيدة بشكل خاص للفئة العمرية 10 5 -10 6 سنوات BP، والتي تقع تمامًا خارج نطاق طريقة الكربون المشع وجزئيًا خارج نطاق طريقة U/Th. كما تم استخدام سباقات الأحماض الأمينية في تأريخ مواد الهولوسين، بالإضافة إلى العينات الأحدث من القرن أو العقود الماضية (على سبيل المثال Goodfriend، 1991؛ Goodfriend، 1992؛ Goodfriend et al.، 1992؛ Goodfriend et al.، 1995) و حتى في تحديدات الطب الشرعي لسن الوفاة (Othani et al., 1998).
يعتمد أساس الطريقة على حقيقة أن الأحماض الأمينية في معظم الكائنات الحية هي أحماض أمينية مجسمة، ...أحماض أمينية L (أعسر). بعد موت الكائن الحي، يحدث التحول التدريجي للأحماض الأمينية L إلى الأحماض الأمينية D (اليد اليمنى) في عملية تسمى السباق، وهو تفاعل كيميائي من الدرجة الأولى يمكن عكسه على ما يبدو ويعتمد على درجة الحرارة. عندما تقترب نسبة D/L من 1، تكون العملية في حالة توازن تقريبًا ويتم الوصول إلى الحالة الراسمية، والتي تحدد نطاق الطريقة. ومع ذلك، فإن الأحماض الأمينية التي تحتوي على أكثر من ذرة C كيرالية واحدة في جزيئها، مثل الأيسولوسين، يمكن أن تخضع لعملية تسمى التبلور، والتي تتكون من تحويل دياستيومر L (L-isoleucine) إلى دياستيومر D مختلف (D-Alo - Isoleucine) غير موجود في الكائنات الحية. في هذه الحالة، يتم الوصول إلى التوازن بقيمة نسبة D-Alo/L-Ile البالغة 1.3.
ومع ذلك، فإن طريقة سباق الأحماض الأمينية ليست طريقة تأريخ رقمية في حد ذاتها. هناك طريقتان عامتان لحساب عمر العينة. الأول يعتمد على تأثيرات الوقت ودرجة الحرارة على عملية السباق/التبيير للأحماض الأمينية، والتي يمكن تحديدها في التجارب المعملية عند درجة حرارة "عالية". يمكن لهذه البيانات، بالإضافة إلى معادلة النموذج الحركي، أن توفر عمر العينة إذا كان تاريخ درجة حرارتها معروفًا. يتكون النهج الثاني من معايرة علاقات D/L بالتأريخ الرقمي للحصول على معادلات حساب العمر.
علاوة على ذلك، تعتمد عملية السباق على كل من الجنس ودرجة الحرارة، لذلك لا يمكن حساب هذه الخوارزميات إلا من العينات الموجودة في مناطق لها نفس التاريخ الحراري.
تقدم سباقات الأحماض الأمينية بعض المزايا مقارنة بطرق المواعدة الأخرى. ويمكن تلخيصها على النحو التالي:
1) مواد مختلفة، مثل أصداف الرخويات (Bada and Schroeder, 1972; Kriausakul and Mitterer, 1978; Wehmiller and Emerson, 1980; Briham, 1983; Kimber et al., 1986; Hearty et al., 1986; Goodfriend, 1987, 1989، 1991، 1992، من بين أمور أخرى)، العظام أو الأسنان (Bada, 1972; Bada et al., 1973; Belluomini, 1981; McMenamin et al., 1982; Julg et al., 1987; Torres et al., 2000, 2002، من بين أمور أخرى)، مناسبة لهذه التقنية.
2) لتحليل الأحماض الأمينية بواسطة التحليل اللوني السائل (HPLC)، يلزم وجود كمية صغيرة من العينة، تتراوح بين 5 و10 ملجم (أو حتى أقل) (كوفمان ومانلي، 1998).
3) يمكن تحليل العديد من العينات من سرير واحد، مما يسمح بتحديد النتائج الشاذة وحساب المتوسط الزمني للحدث المؤرخ (Kowalewski, 1996, Kidwell, 1998; Kowalewski et al., 1998; Behrensmeyer et al., 2000؛ كواليفسكي وبامباخ، 2003).
4) تتمتع هذه الطريقة بنطاق أكبر من طرق التأريخ الأخرى مثل تقنية الكربون المشع. في شبه الجزيرة الأيبيرية، نطاق الطريقة تقريبًا. 1.3 Ma (Torres et al., 1997; Ortiz et al., 2004)، ولكنه يعمل أيضًا بشكل جيد جدًا في تأريخ مواد الهولوسين (على سبيل المثال، Goodfriend, 1991; Goodfriend, 1992; Goodfriend et al., 1992; Goodfriend et al., 1995).
Ostracods
تشير تجربتنا (Ortiz et al., 2000, 2002) إلى أن الصدفيات لها خصائص مهمة تجعلها مفيدة بشكل خاص في تأريخ سباقات الأحماض الأمينية/التأخير:
- تتكون صمامات الأوستراكود بشكل أساسي من الكالسيت منخفض المغنيسيوم (Sohn، 1958؛ Cadot and Kaesler، 1977؛ Bordegat، 1979، 1985) وتتسم في البداية بالسباق بشكل أسرع من بطنيات الأقدام (Ortiz et al.، 2002).
- في معظم الحالات، تكون الصدفيات وفيرة وتشكل الحيوانات الأحفورية الوحيدة الموجودة في المواقع، لذلك لا يمكن استخدام بطنيات الأقدام أو ذوات الصدفتين للحصول على تسلسل زمني كامل ودقيق للأحماض الأمينية لمنطقة معينة.
- إن الحفظ الممتاز للأحماض الأمينية في صمامات الصدفيات يعني أن حجم العينة الصغيرة فقط (10-20 مجم) مطلوب للتحليل اللوني للغاز.
| تم تحديد خوارزميات حساب العمر لنسب D / L لخمسة أحماض أمينية (إيزوليوسين، ليوسين، حمض الأسبارتيك، فينيل ألانين وحمض الجلوتاميك) التي تم تحليلها في الصدفيات القارية في جنوب ووسط شبه الجزيرة الأيبيرية وتسمح بالتأريخ العددي لمواقع منطقة البحر الأبيض المتوسط من العصر الجليدي المبكر حتى الوقت الحاضر (أورتيز وآخرون، 2004). |  الشكل. AARD1. قطع من نسب D / L المحولة لحركية الدرجة الأولى للصدفيات كدالة للوقت (لحمض الجلوتاميك) وكدالة للجذر التربيعي للوقت (لحمض الأسبارتيك). آسيا والمحيط الهادئ: حمض الأسبارتيك. غلو: حمض الجلوتاميك. |
|
الشكل: AARD2 |
بالنسبة لبطنيات الأقدام الأرضية من وسط وجنوب شبه الجزيرة الأيبيرية، توريس وآخرون. (1997) أنشأ خوارزميات لحساب عمر الأحماض الأمينية المختلفة (الليوسين والإيسولوسين وحمض الأسبارتيك والفينيل ألانين وحمض الجلوتاميك) الممتدة من الحاضر إلى العصر البليستوسيني المبكر (حوالي 1.3 مليون سنة) (الشكل AARD2). |
باستخدام الصدفيات وبطنيات الأقدام أنشأنا:
- رسم زمني لـ "مقطع طبقي مركب" يبلغ سمكه 356 مترًا في المنطقة الشرقية لحوض غواديكس-بازا (جنوب شرق إسبانيا)، ويمتد من حدود البليوسين/البليستوسين إلى قمة العصر البليستوسيني الأوسط (توريس وآخرون، 2004 أ) .
- رسم التاريخ الطبقي لحوض بادول (جنوب شرق إسبانيا)، والذي يمتد من 1 مليون سنة إلى 4.5 مليون سنة (توريس وآخرون، 2004ب).
- مواقع الحفريات في حوض غواديكس-بازا (توريس وآخرون، 1997؛ أورتيز وآخرون، 2000)
- مواقع الحفريات في تورالبا وأمبرونا.
- مصاطب نهر الترافرتين في وسط إسبانيا (حوض تاجو وإيبرو) (توريس وآخرون، 1995، 2005؛ أورتيز وآخرون، 2009).
- رواسب الرياح في جزر الكناري
- المواقع الأثرية (كوفاسييلا، إل سيدرون) (فورتيا وآخرون، 1995، 2003).
مراجع
بادا، جي إل، 1972، تأريخ العظام الأحفورية باستخدام سباق الأيسولوسين، رسائل علوم الأرض والكواكب، 15، 223-231.
بادا، جي إل، كفينفولدن، كا، بيترسون. إ.، 1973، سباق الأحماض الأمينية في العظام، الطبيعة، 245، 308-310.
Bada, JL, Schroeder, RA, 1972، سباق الأيسولوسين في الرواسب البحرية الجيرية: الحركية والآلية، رسائل علوم الأرض والكواكب، 15، 1-11.
Behrensmeyer، AK.، Kidwell، SM.، Gastaldo، RA.، 2000، Taphonomy and Paleobiology، Paleobiology، 26، 103-147.
Belluomini، G.، 1981، التأريخ المباشر لسباق حمض الأسبارتيك للعظام البشرية من المواقع الأثرية في وسط جنوب إيطاليا، قياس الآثار، 23(2)، 125-137.
Bordegat, AM, 1979. الجرعات المتعلقة بالفوسفور والبوتاسيوم والألمنيوم في قدرة الأكواد الخارجية الحالية. Intérêt écologique (تحليل بالميكروسوند الإلكتروني) In: Krstic, N. (Ed.)، التصنيف والطبقات الحيوية وتوزيع Ostracodes. وقائع الندوة الدولية السابعة حول Ostracodes. الجمعية الجيولوجية الصربية، بلغراد، يوغوسلافيا، ص: 261-264.
Bordegat, AM, 1985. التركيب الكيميائي لدرع القشريات. إعدادات بيئة الحياة. أطلس الأوستراكوديس في فرنسا. نشرة مراكز البحوث والاستكشاف والإنتاج العفريت آكيتاين 9, 379-386.
بريجهام، JK، 1983، اختلافات Intrashell في تركيزات الأحماض الأمينية ونسب إيسوليوسين في الحفريات Hiatella arctica، الجيولوجيا، 11، 509-513
Cadot، HM، Kaesler، RL، 1977. محتوى المغنيسيوم من الكالسيت في قذائف Ostracoda البحرية القاعية. مساهمات جامعة كانساس في علم الحفريات 87، 1-23.
Fortea, J., Rodríguez Otero, V. Hoyos Gómez, M., Valladas, H., Torres, T., 1995, Covaciella. الحفريات الأثرية في أستورياس 1991-1994، 4، 258-270
Fortea, J., Rasilla, M., Martínez, E., Sánchez-Moral, S., Cañaveras, J.C., Cuezva, S., Rosas, A., Soler, V., Castro, J., Torres, T. ، أورتيز، جي إي، جوليا، آر، بادال، إي، ألتونا، جيه، ألونسو، جيه، 2003، لا كويفا دي إل سيدرون (بورينز، بيلونيا، أستورياس). الحملات الأثرية من 2000 إلى 2002، الدراسات الجيولوجية، 59 (1-4)، 159-179.
Goodfriend, G. A., 1987، دراسات كرونوستراتيغرافية للرواسب في صحراء النقب، باستخدام تحليل الأحماض الأمينية لقواقع الحلزون الأرضية، بحث رباعي، 28، 374-392.
Goodfriend، GA، 1989، الاستخدام التكميلي لظاهرة الأحماض الأمينية وتحليل الكربون المشع لتأريخ التجمعات الأحفورية المختلطة العمر، الكربون المشع، 31، 1041-1047.
Goodfriend، GA، 1991، أنماط السباق والتجسيد للأحماض الأمينية في قواقع القواقع الأرضية على مدار الهولوسين، Geochimica et Cosmochimica Acta، 55، 293-302.
Goodfriend، GA، 1992، السباق السريع لحمض الأسبارتيك في أصداف الرخويات وإمكانية التأريخ خلال القرون الأخيرة، طبيعة، 357، 399-401.
Goodfriend، GA، Hare، PE، Druffel، ERM، 1992، سباق حمض الأسبارتيك وتكوين البروتين في الشعاب المرجانية على مدار الـ 350 عامًا الماضية، Geochimica et Cosmochimica Acta، 56، 3847-3850.
Goodfriend، GA، Kashgarian، M.، Harasewych MG، 1995، استخدام سباق حمض الأسبارتيك وما بعد القنبلة 14 C لإعادة بناء معدل النمو وطول عمر القشرة المشقوقة في المياه العميقة Entemnotrochus adansonianus، Geochimica et Cosmochimica Acta، 59 (6) ، 1125-1129.
Hearty, PJ, Miller, GH, Stearns, CE, Szabo, BJ, 1986, Aminostratigraphy للشواطئ الرباعية في حوض البحر الأبيض المتوسط، نشرة الجمعية الجيولوجية الأمريكية، 97، 850-858.
Julg A., Lafont R., Perinet G., 1987، آليات سباق الكولاجين في العظام الأحفورية: التطبيق على المواعدة المطلقة، مراجعات العلوم الرباعية، 6، 25-28.
كوفمان، د.س.، 2000، سباق الأحماض الأمينية في الأكواد الصدفية، في وجهات نظر في كيمياء الأحماض الأمينية والكيمياء الجيولوجية للبروتين (eds. G. Goodfriend, M. Collins, M. Fogel, S. Macko, J. Wehmiller)، 145-160، جامعة أكسفورد الصحافة، نيويورك.
Kaufman، DS، Manley، WF، 1998، إجراء جديد لتحديد نسب الأحماض الأمينية DL في الحفريات باستخدام تحليل كروماتوجرافي سائل عكسي الطور، الجيولوجيا الجيولوجية الرباعية، 17، 987-1000.
كيدويل، إس إيه، 1998، متوسط الوقت في سجل الحفريات البحرية: نظرة عامة على الاستراتيجيات والشكوك، جيوبيوس، 30، 977-995.
Kowalewski، M.، 1996، متوسط الوقت والإكتمال والسجل الجيولوجي، مجلة الجيولوجيا، 104، 317-326.
Kowalewski، M.، Goodfriend، GA، Flessa، KW، 1998، تقديرات عالية الدقة للاختلاط الزمني داخل طبقات القشرة: شرور وفضائل متوسط الوقت، علم الأحياء القديمة 24، 287-304.
Kowalewski، M.، Bambach، R.K.، 2003. حدود دقة الحفريات، في مناهج الدقة العالية في علم الحفريات الطبقية: موضوع في سلسلة علم الأحياء الجيولوجية 21. (ed. P.J. Harries)، 1-48، Plenum Press/Kluwer، نيويورك.
Kriasakul، N.، Mitterer، RM، 1978، Isoleucine epimerization في الببتيدات والبروتينات: العوامل الحركية والتطبيقات في البروتينات الأحفورية، العلوم، 201، 1011-1014
McMenamin، MAS، Blunt، DJ، Kvenvolden، KA، Miller، SE، Marcus، LF، Pardi، RR، 1982، الكيمياء الجيولوجية للأحماض الأمينية للعظام الأحفورية من رواسب الأسفلت رانشو لا بريا، كاليفورنيا، البحث الرباعي، 18، 174-183 .
Othani، S.، Matsushia Y.، Kobayashi Y.، Kishi، K.، 1998. تقييم حمض الأسبارتيك في عظم الفخذ البشري لتقدير العمر. مجلة علوم الطب الشرعي 43, 949-953.
Ortiz، JE، Torres، T.، Llamas، JF، Canoira، L.، García-Alonso، P.، García de la Morena، MA، Lucini، M.، 2000. تأريخ بعض مواقع الحفريات في حوض Guadix (قطاع كولار-بازا، غرناطة، إسبانيا) وتقدير العمر الأول لفتح الحوض باستخدام طريقة سباق الأحماض الأمينية. جريدة جغرافية 28, 109-112.
Ortiz، JE، Torres، T.، Llamas، FJ، 2002. المعايرة المتقاطعة لمعدلات السباق لليوسين والفينيل ألانين ومعدلات التبلور للإيسولوسين بين الأوستراكودات والبطنيات على البليستوسين في جنوب إسبانيا. الجيوكيمياء العضوية 33, 691-699.
Ortiz، JE، Torres، T.، Julià، R.، Delgado، A.، Llamas، FJ، Soler، V.، Delgado، J.، 2004a، خوارزميات المواعدة العددية لنسب سباق الأحماض الأمينية من الأوستراكود القاري. التطبيق على حوض غواديكس-بازا (جنوب إسبانيا)، مراجعات العلوم الرباعية، 23، 717-730.
Ortiz JE، Torres، T.، Delgado، A.، Julià، R.، Lucini، M.، Llamas، FJ، Reyes، E.، Soler، V.، Valle، M. (2004b). التطور البيئي القديم والهيدرولوجي القديم لبادول بيت بوج (غرناطة، إسبانيا) على مدى مليون سنة، من الوكلاء الجيوكيميائيين العضويين الأوليين والنظائريين والجزيئيين. الجيوكيمياء العضوية 35 (11-12)، 1243-1260.
أورتيز، جي إي، توريس، تي، ديلجادو، أ، رييس، إي، دياز باوتيستا، أ. (2009). مراجعة لرواسب توفا نهر تاجوس (وسط إسبانيا): العمر والسجل البيئي القديم. مراجعات العلوم الرباعية 28، 947-963.
سون، آي جي (1958). المكونات الكيميائية للأوستراكودات: بعض التطبيقات على علم الحفريات وعلم البيئة القديمة. مجلة علم الحفريات 32, 730-736.
توريس، تي. كوبو، آر. كانويرا، إل. غارسيا كورتيس، إيه. جرون، آر. هويوس، إم. جوليا، آر. لاماس، جي. مانسيلا، إتش. كوينتيرو، آي. سولير في.، فالي، إم. كويلو ، FJ García-Alonso، P. Guerrero، P. Nestares، T. Rodríguez-Alto، Barettino، D. (1995). إعادة بناء المناخ القديم من العصر البليستوسيني الأوسط بناءً على التحليلات الجيولوجية والنظيرية للحجر الجيري الإسباني. المنطقة ب: الترافرتين النهري من برييغو (كوينكا). التقرير الفني، إنريسا، مدريد، إسبانيا.
توريس، تي، لاماس، جي إف، كانويرا، إل.، غارسيا ألونسو، بي.، غارسيا كورتيس، أ.، مانسيلا، إتش. (1997). التسلسل الزمني الأميني لرواسب العصر الجليدي السفلي في Venta Micena (Orce، Granada، Andalousie، Spain). الجيوكيمياء العضوية, 26, 85-97.
Torres، T.، García-Alonso، P.، Canoira، L.، Llamas، J.F.، 2000، سباق حمض الأسبارتيك وحفظ البروتين في عاج أسنان الدب الأوروبي، في وجهات نظر في الأحماض الأمينية والكيمياء الجيولوجية للبروتين (محرران GA Goodfriend ، إم جي كولينز، إم إل فوغل، إس إيه ماكو، جي إف ويهميلر)، 349-355، مطبعة جامعة أكسفورد نيويورك.
Torres، T.، Ortiz، JE، Llamas، JF، Canoira، L.، Juliá، R. and García de la Morena، MA، 2002، Bear Dentine Aspartic Acid Racemization Analysis، Proxy for Pleistocene Cave Infills Dating، Archaeometry، 44 ( 3)، 417-426.
Torres، T، Ortiz، JE، García de la Morena MA، Llamas FJ، Goodfriend G.، 2005. Aminostratigraphy و aminochronology لنظام tufa في وسط إسبانيا. الرباعية الدولية 135, 21-33.
Wehmiller، JF، Emerson، WK، 1980، معايرة سباق الأحماض الأمينية في رخويات العصر البليستوسيني المتأخر: نتائج من خليج ماغدالينا، باجا كاليفورنيا سور، المكسيك، مع تطبيقات المواعدة والآثار المناخية القديمة، The Nautilus، 94(1)، 31-36
