Przyspieszenie procesu datowania starych kości
Cała teoria ewolucji gatunku ludzkiego opiera się na wynikach datowania radiowęglowego odnajdowanych skamielin. Dzięki niemu zdołaliśmy ustalić chronologię pojawiania się na świecie poszczególnych gatunków ludzkich, takich jak neandertalczycy czy denisowianie. Datowanie radiowęglowe jest jednak niebywale wrażliwe na zanieczyszczenia i nawet śladowa ilość obcego węgla – choćby 1 % próbki – wystarcza, by zafałszować wyniki. Europejska Rada ds. Badań Naukowych sfinansowała projekt ChromaChron, którego celem jest rozwiązanie tego problemu dzięki ulepszeniu technik chromatografii cieczowej, które pozwalają wyizolować aminokwasy ze skamieniałych szczątków. Starożytne kości są zazwyczaj zanieczyszczone substancjami humusowymi, które stanowią znaczną część substancji organicznych w glebie. Koordynator projektu Thibaut Devièse wyjaśnia: „Musimy też brać pod uwagę wszystko, co dzieje się po wydobyciu szczątków”. „Dawniej do konserwacji eksponatów kostnych w muzeach stosowano różnego rodzaju substancje organiczne, na przykład wosk pszczeli, korzystano też z wielu klejów syntetycznych, a archeolodzy i konserwatorzy często pokrywali kości lakierami”.
Czasochłonne rozwiązanie
Devièse kierował uprzednio badaniami chemicznymi prowadzonymi w ramach projektu PALAEOCHRON, poświęconemu ustaleniu chronologii zmian zachodzących w Eurazji w okresie od paleolitu środkowego do górnego, czyli około 60–30 tysięcy lat temu. Próby datowania radiowęglowego kości dawanych hominidów i zwierząt pozwoliły Devièse i jego współpracownikom odkryć, że podczas degradacji kolagenu czasami dochodzi do jego połączenia z substancjami zawierającymi węgiel, pochodzącymi z okolicznej gleby. Devièse dodaje: „Teraz już wiemy, że czasami radiowęglowe datowanie fragmentów kolagenu z kości będzie prowadzić do niepoprawnych wyników”. Uczony zaproponował rozwiązanie, które opracował na Uniwersytecie w Oxfordzie. Polega ono na rozbiciu kolagenu i wykorzystaniu chromatografii cieczowej do wyizolowania konkretnych aminokwasów, o których wiadomo, że pochodzą z oryginalnego materiału biologicznego kości. Niestety metoda stosowana w laboratorium Oxford Radiocarbon Accelerator Unit jest niezmiernie powolna i pozwala przygotować co najwyżej dwie próbki dziennie. To główne ograniczenie, które sprawiało, że inne laboratoria nie wdrażały tej metody. Devièse zauważa: „Sprzęt wymagany do prowadzenia takich badań jest dość drogi, a to oznacza, że przetwarzanie dwóch próbek dziennie nie umożliwi zwrotu kosztów inwestycji”.
Postęp dzięki fazom stacjonarnym
W początkowym etapie projektu laboratorium w Oxfordzie było jedyną na świecie jednostką datującą radiowęglowo określone aminokwasy, mimo że stosowanie nowej techniki do datowania bardzo starych próbek rzeczywiście przynosiło spodziewane efekty. Devièse wyjaśnia: „Udało się nam wykazać, że wiele z opublikowanych dotychczas w tej dziedzinie wyników było niepoprawnych. Dlatego zależało mi, by inne laboratoria zaczęły korzystać z tej metody. Pomyślałem, że jeśli uda się opracować rozwiązanie, które będzie szybkie i proste w użyciu, jakość danych w literaturze fachowej wyraźnie wzrośnie”. Devièse musiał zatem wynaleźć metodę szybkiego izolowania hydroksyproliny, aminokwasu zawartego w kolagenie, bez stosowania rozpuszczalników organicznych, które zanieczyściłyby próbkę. Ostatecznie zespół zdołał przyspieszyć proces badania z wykorzystaniem chromatografii cieczowej dzięki zastosowaniu kolumny chromatograficznej z innowacyjnymi fazami stacjonarnymi. Pozwoliło to skrócić fazę separacji aminokwasu o dwie trzecie. Devièse mówi: „Obecnie kończymy ostateczne testy i przygotowujemy publikacje poświęcone nowej metodzie. Dzięki niej każde laboratorium będzie mogło zastosować nową technologię i prowadzić dokładne datowania”. „To ogromny krok naprzód w dziedzinie datowania radiowęglowego specyficznego dla danego związku. Nie moglibyśmy tego dokonać bez wsparcia UE”, podsumowuje Devièse.
Słowa kluczowe
ChromaChron, datowanie radiowęglowe, zanieczyszczenia, humusowy, chromatografia cieczowa, denisowianie, ewolucja człowieka
