تحديد عمر الأحماض الأمينية

يُعدّ التأريخ بالأحماض الأمينية، أو التأريخ بالتماثل الضوئي ، تقنيةً تُستخدم لتقدير عمر العينات في علم الأحياء القديمة ، وعلم الحفريات الجزيئي ، وعلم الآثار ، وعلم الأدلة الجنائية ، وعلم الحفريات ، والجيولوجيا الرسوبية ، وغيرها من المجالات. تربط هذه التقنية التغيرات في جزيئات الأحماض الأمينية بالوقت المنقضي منذ تكوّنها. ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]}

يُستخدم التأريخ بالأحماض الأمينية في علم الآثار ، ^{[ 4 ]} وعلم الطبقات ، وعلم المحيطات ، والجغرافيا القديمة ، وعلم الأحياء القديمة ، وعلم المناخ القديم . ^{[ 4 ]} وتشمل هذه التطبيقات: ربط التواريخ، والتأريخ النسبي، وتحليل معدل الترسيب، ودراسات نقل الرواسب، ^{[ 12 ]} وعلم الأحياء القديمة الحفظي ، ^{[ 13 ]} وعلم الحفريات والمتوسط ​​الزمني، ^{[ 14 ] [ 15 ] [ 11 ]} وتحديد مستوى سطح البحر، وإعادة بناء التاريخ الحراري. ^{[ 16 ] [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ]}

يمكن استخدام التأريخ بالأحماض الأمينية لتحديد عمر العينات القديمة جدًا بحيث لا يُجدي معها التأريخ بالكربون المشع (الذي يتراوح مداه الأقصى بين 40  ألف سنة و0 ألف  سنة)، أو الحديثة جدًا بحيث لا يُجدي معها التأريخ بالبوتاسيوم-أرجون (الذي يتراوح مداه بين 40  ألف سنة و150  ألف سنة). ^{[ 4 ] [ 9 ]} كما يُمكن التحقق من التأريخ بالكربون المشع وتقنيات التأريخ الأخرى بالمقارنة مع التأريخ بالأحماض الأمينية. ^{[ 20 ]} وقد أمكن في بعض الأحيان أيضًا استكمال نطاقات الاحتمالية الكبيرة، مثل تلك الناتجة عن التباين في مستويات الكربون ^-14 في جميع أنحاء المحيط الحيوي.

أسهمت دراسات العظام والأصداف والرواسب إسهامًا كبيرًا في السجل الأحفوري، بما في ذلك ما يتعلق بأشباه البشر . وقد أُجريت العديد من الدراسات في علم الأمراض القديمة والاختيار الغذائي، والجغرافيا الحيوانية القديمة والسكان الأصليين، والتصنيف وعلم الحفريات ، وقابلية الحمض النووي للحياة. كما تم تقييم التغيرات الثقافية البشرية وتأثيراتها على البيئات المحلية باستخدام هذه التقنية؛ وفي بعض الأحيان، يصبح من الممكن التمييز بين العظام والأصداف والبقايا المطبوخة وغير المطبوخة.

يلعب التماثل الفراغي للأحماض الأمينية دورًا في دراسات تدهور الأنسجة والبروتينات، وهو أمرٌ بالغ الأهمية في تطوير أساليب حفظ المتاحف. وقد أسفرت هذه الدراسات عن نماذج لتدهور المواد اللاصقة البروتينية وغيرها من البوليمرات الحيوية، بالإضافة إلى تطور نظام المسام المصاحب. ويُعدّ انخفاض قدرة الجسم على إصلاح نفسه أثناء الشيخوخة أمرًا بالغ الأهمية لدراسات الشيخوخة والأمراض المرتبطة بها ، كما يسمح بتحديد عمر الحيوانات الحية.

يمكن لعلم الطب الشرعي استخدام هذه التقنية لتقدير عمر الجثة ^{[ 21 ]} أو قطعة فنية لتحديد أصالتها.

يتضمن تحليل التماثل الضوئي للأحماض الأمينية تحضير العينة، وعزل الحمض الأميني المطلوب، وقياس نسبة D:L الخاصة به. يشمل تحضير العينة تحديد البروتينات واستخلاصها وفصلها إلى أحماضها الأمينية المكونة لها، وذلك عادةً عن طريق طحن العينة متبوعًا بالتحلل المائي الحمضي. يمكن دمج ناتج التحلل المائي لمشتق الحمض الأميني مع مادة فلورية محددة للتماثل الضوئي ، وفصله بواسطة الاستشراب ^{[ 4 ]} أو الرحلان الكهربائي ، وتحديد نسبة D:L الخاصة بالحمض الأميني باستخدام الفلورة. بدلاً من ذلك، يمكن فصل الحمض الأميني المحدد بواسطة الاستشراب أو الرحلان الكهربائي، ودمجه مع كاتيون معدني ، وتحديد نسبة D:L باستخدام مطياف الكتلة .

يميل تحليل التماثل الضوئي التقليدي إلى الإبلاغ عن نسبة D- ألوإيزولوسين / L- إيزولوسين (نسبة A/I أو D/L). ^{[ 4 ]} يتميز هذا الزوج من المتصاوغات الفراغية بسهولة قياسه نسبيًا وفائدته الزمنية خلال العصر الرباعي . ^{[ 22 ]}

يمكن لتقنيات كروماتوغرافيا السائل عالي الأداء ذات الطور المعكوس قياس ما يصل إلى 9 أحماض أمينية مفيدة في علم تحديد العمر الجيولوجي على نطاقات زمنية مختلفة في كروماتوغرام واحد ( حمض الأسبارتيك ، حمض الجلوتاميك ، السيرين ، الألانين ، الأرجينين ، التيروسين ، الفالين ، الفينيل ألانين ، الليوسين ). ^{[ 23 ] [ 24 ]}

يعتمد تحديد عمر الأحماض الأمينية على افتراض أن جزء الأحماض الأمينية المدروسة كان نظامًا مغلقًا منذ تكوينه، دون أي تبادل مع محيطه. ويؤدي إزالة الأحماض الأمينية التي انتشرت في العينة من محيطها إلى تقليل تباين النتائج، وذلك بضمان إجراء التحليل على الجزء الأكثر تمثيلًا من الأحماض الأمينية فقط. قد تشمل طرق التنظيف هذه نقع عينات المعادن الحيوية المسحوقة في المُبيّض قبل استخلاص الأحماض الأمينية، مما يؤدي إلى تدمير الأحماض الأمينية في المناطق الأكثر مسامية وانفتاحًا، مع الحفاظ على الجزء المحصور داخل الحبيبات سليمًا. ^{[ 25 ] [ 6 ]}

• علم البروتينات القديمة