Джордж Констэбл - Неандертальцы

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

Как смещающиеся атомы указывают дату давно угасшего костра

Белковые часы восстанавливают пробел в датировании ранних людей - но только при условии, что изучаются остатки некогда живого организма. На этих страницах рассказывается о методике датирования различного рода предметов, включая камни, которые когда-то накалялись в древних очагах.

Методика датирования камней основана на термолюминесценции - излучении света благодаря смещению атомных частиц при нагревании некоторых минералов. Высокие температуры (например, в костре неандертальца) заставляют частицы приближаться к центру атома, причем высвобождается энергия в виде света. Когда камень остывает, частицы удаляются от центра атома. Это постепенное перемещение от центра и составляет механизм данных часов. Археолог, изучая камень, вновь его накаляет. Количество излученного света показывает ему, какое время частицы перемещались от центра и, следовательно, какой срок миновал с тех пор, как этот камень в последний раз раскалялся в пламени костра пещерного человека.

Этот осколок кремня чуть больше сантиметра в поперечнике, возможно, отлетел от камня, когда неандерталец оббивал какое-то орудие, сидя возле костра. Осколок, по-видимому, упал в огонь, и его атомная структура под действием высоких температур несколько изменилась; она начинает восстанавливаться лишь с охлаждением кремня

Чтобы определить возраст камня, требуется только крохотный отшлифованный осколок - его показывает на кончике пальца лаборант

Осколок помещают в специальный измерительный прибор, где он нагревается до нужной температуры. Нагретый осколок испускает световое излучение, которое преобразуется в сигнал, вычерчиваемый на графике

Пик, вычерчиваемый самописцем, показывает световое излучение осколка. Сравнение его с нижней кривой, соответствующей фоновому излучению, позволяет судить об изменении структуры осколка со времени его нагревания в древнем костре - то есть определить возраст этого костра

Внутренняя структура кости рассказывает об образе жизни

Отыскав и датировав кость неандертальской эпохи, ученые изучают ее структуру, чтобы узнать, какую жизнь вел ее владелец, так как расположение кристаллов внутри кости, по-видимому, частично зависит от степени физических нагрузок. Эта внутренняя структура обнаруживается при исследовании среза кости под микроскопом с поляризующими фильтрами, которые упорядочивают плоскости колебаний световых волн и создают цветовые узоры, причем цвет определяется расположением кристаллов. Когда кости современных диких животных, ведущих активную жизнь, подвергаются такому исследованию, они дают мутно-лиловый цвет, указывающий на плотную структуру большой прочности со случайным расположением кристаллов. Совсем другую картину дают кости современного человека и домашних животных, которые не испытывают столь больших физических нагрузок. Эти кости дают бирюзовый и желтый тона, указывающие на более легкую кристаллическую структуру решетчатого типа.