Определение времени по белковым часам древнего скелете

Для определения возраста найденных в земле предметов археологи применяют способы, в конечном счете основанные на особенностях "атомных часов", которые отмечают ход времени естественными и единообразными Изменениями в структуре определенных атомов, ‑ причем каждым часам свойственны свои изменения. Если известна скорость этих изменений, то их количество покажет, сколько времени прошло с тех пор, как они начались.

Просто ‑ но и не гак уж просто, если говорить о неандертальцах. Ведь обычно используемые атомные часы измеряют время, протекшее между нынешним днем и каким‑то моментом около 40 тысяч лет назад или же между каким‑то моментом около 500 тысяч лет назад и возникновением Земли. Между этими двумя поддающимися измерению протяженностями времени существует разрыв, который, в частности, вмещает эпоху неандертальцев.

Лишь совсем недавно два типа часов были усовершенствованы настолько, что начали отсчитывать время и в пределах разрыва, помогая разгадать некоторые неандертальские тайны. Один тип часов позволяет датировать остатки людей и животных неандертальской эпохи, а другой ‑ устанавливать возраст неандертальских орудий и кремней.

В методе датирования, проиллюстрированном на фотографиях, для определения возраста древних скелетных остатков используются белковые часы. Он основан на процессе рацемизации, происходящем внутри аминокислот, то есть тех белковых кирпичиков, из которых состоят все живые организмы. Существует 20 аминокислот, но все они характеризуются по меньшей мере одним общим свойством ‑ их молекулярное строение "левонаправленно", то есть атомы каждой молекулы располагаются асимметрично в направлении, которое в условиях методики, принятой для анализа их структуры, кажется левым. Однако когда организм умирает, молекулы его аминокислот начинают переориентироваться в правом направлении. Этот медленный переход в зеркальное отражение, в "правонаправленные" молекулы, и есть рацемизация.

В 1972‑1973 годах специалист по органической химии Джеффри Бейда (Океанографический институт Скриппса при Калифорнийском университете) опубликовал расчеты скоростей, с которыми разные аминокислоты претерпевают рацемизацию при умеренной температуре, ‑ видоизменение одной из них происходит с такой скоростью, что половина ее молекул изменится за 110 тысяч лет, а это вполне покрывает всю протяженность времени, пока на Земле существовал неандертальский человек, то есть от 100 до 40 тысяч лет назад.

Чтобы датировать древнюю кость, Бейда разлагает образец на составляющие его аминокислоты и добавляет реактив, образующий с левовращающими и правовращающими молекулами аминокислот разные формы, которые путем ряда сложных операций можно отделить друг от друга. Сопоставляя относительные количества право‑ и левовращающих кислот со скоростью их рацемизации, Бейда может определить, сколько времени прошло после смерти существа, чью кость он анализирует. Таким образом, разрыв во времени датирования исчез, по крайней мере для остатков живых организмов.

Чтобы определить возраст кости, ее кусочек растворяют в соляной кислоте и раствор пропускают через вещества, связывающие аминокислоты. Затем кислоты вымывают и смешивают с 'носителем', что позволит далее правовращающие молекулы отделить от левовращающих

Чтобы определить возраст кости, ее кусочек растворяют в соляной кислоте и раствор пропускают через вещества, связывающие аминокислоты. Затем кислоты вымывают и смешивают с 'носителем', что позволит далее правовращающие молекулы отделить от левовращающих

Джеффри Бейда наполняет шприц, чтобы ввести обработанные аминокислоты в разделительную колонку. Правовращающие формы выходят из колонки (в центре) на 2‑4 минуты раньше, чем левовращающие. Затем их окрашивают и по интенсивности окраски определяют количество каждой аминокислоты

Палец указывает на пик (пунктирная линия), графически характеризующий количество левовращающей аминокислоты. Пик пониже слева показывает количество правовращающей аминокислоты. Чем меньше разнятся эти пики по высоте, тем больше времени прошло с момента смерти организма. Верхний график, построенный для кости, возраст которой был известен, служит контролем