Más información en: http://www.universidadpopularc3c.es/index.php/actividades/conferencias/event/2286 Ponente: Dr. D. Trinidad de Torres Pérez-Hidalgo, Catedrático de Universidad y Profesor de la ETSI Minas de Madrid Tema: Conferencia sobre la utilización del proceso de racemización de los aminoácidos presentes en restos de seres vivos para datar su edad. Fecha: 8 de mayo de 2015 Lugar: Universidad Popular Carmen de Michelena de Tres Cantos. Resumen: La mayoría de aminoácidos tienen dos isómeros, la forma izquierda (L o levógira) y la forma derecha (D o dextrógira). La forma de identificar cada forma es someter una solución del aminoácido a un haz de luz polarizada, con lo cual las moléculas L harán rotar el haz emergente hacia la izquierda y las D hacia la derecha. En una solución de un aminoácido que tenga el mismo número de moléculas L que D, cada forma de molécula anula el efecto de la otra forma en el haz de la luz. A una mezcla de las dos formas (levógira y dextrógira) de un mismo aminoácido en cantidades iguales se le denomina mezcla racémica; y racemización al proceso químico que consiste en la conversión de un compuesto L en D o de D en L. En las plantas y animales vivos se forman aminoácidos (que después forman proteínas) mayoritariamente de la forma L y cuando estos seres vivos mueren empieza la racemización y la transformación de L-aminoácidos a D-aminoácidos hasta alcanzar la estabilidad, la mezcla racémica. Se puede determinar la edad cronométrica de un resto orgánico si se conoce la tasa de racemización, es decir, la cantidad de forma L y D en la muestra de un aminoácido concreto. Esta técnica de datación puede medir hasta el Paleolítico Medio.

1. vvv 1
LOS AMINOÁCIDOS EN EL REGISTRO GEOLÓGICO:
APLICACIONES EN DATACIÓN.
1

2. PROTEÍNAS
POLIPÉPTIDOS
PÉPTIDOS
AMINOÁCIDOS LIBRES
Fumarolas
Meteoritos
Espacio
EN LOS SERES VIVOS:EN LOS SERES VIVOS:
PARTES BLANDASPARTES BLANDAS
EXOESQUELETO-EXOESQUELETO-
ENDOESQUELETOENDOESQUELETO
2

3. DATACIÓN PORDATACIÓN POR
RACEMIZACIÓN DERACEMIZACIÓN DE
AMINOÁCIDOSAMINOÁCIDOS
Pro
Ala
Val
Hyp
His
Arg
Thr
Tyr
Met
Lys
Asp +Asn
Glu + Gsn
Leu
Ile
Phe
Ser
Gly
3

4. Quiralidad = Propiedad de algunas
moléculas de existir en dos formas
que son imágenes especulares que no
se pueden superponer
Los aminoácidos pueden existir en dos formas
quirales /enantiómeros
4

5. En casi todos los seres vivos los
aminoácidos son levógiros. (L-aminoácidos)
En algunas bacterias dominan los
aminoácidos dextrógiros (D-aminoácidos)
en las paredes celulares (peptidoglicanos).
Datación porDatación por
racemización deracemización de
aminoácidosaminoácidos
5

6. Después de la muerte* comienza la
racemización.
Equilibrio cuando D/L = 1 (rac.); D/L = 1.3
(epimerizacion-Isoleucina)
L-enantiomero D-enantiomero
Datación porDatación por
racemización deracemización de
aminoácidosaminoácidos
6

7. La racemización (L→D) es una consecuencia del
“envejecimiento” de las proteínas
L D
Edad de la proteína
Racemización
En tejidos vascularizados los
aminoácidos D son reemplazados
por L
Recambio
Recambio
Sin
Recambio
7

8. Reacción química deReacción química de
primer orden dependienteprimer orden dependiente
de la temperatura.de la temperatura.
Ln [(1+D/L)/(1-D/L)]-C =
(1+K’)KLt
• C: constante experimental
• KL:constante de equilibrio
• K’ = KL/KD
• t = tiempo 8

9. LA INCERTIDUMBRE DE
LA MEDIDA
9

10. F A C T O R 1
F A C T O R 2
F A C T O R 3
F A C T O R 4
F A C T O R 5
F A C T O R 6
C V 3 %
C V ~ 8 %
C V ~ 1 2 %
C V ~ 3 0 %
C V *
C V *
E D A D
" A "
e r r o r
a n a lí t ic o
v a r i a c ió n
in t r a f ó s il
v a r ia c ió n e n t r e
e j e m p l a r e s d e
u n a m i s m a
e s p e c ie
e f e c t o
d e lo s
g é n e r o s
E f e c t o s o v a r ia c i ó n
n a t u r a l d e n t r o d e l
d e p ó s it o d e b i d o a :
a : r e t r a b a j a m i e n t o
( b io c e n o s is v s .
t h a n a t o c e n o s is )
b : v a r ia c io n e s lo c a l e s
o d e p e q u e ñ a e s c a la
d e l a s c o n d i c i o n e s
d i a g e n é t ic a s
c : e r o s ió n y e x p o s ic i ó n
a lo s a g e n t e s e x t e r n o s
d : c o n t a m in a c i ó n
V a r i a c io n e s e n t r e
l o c a l i d a d e s
d i s t i n t a s
d e b i d a s a :
a : v a r i a c io n e s
r e g i o n a le s d e l a s
c o n d ic i o n e s
d i a g e n é t ic a s
b : d if e r e n c i a s
r e g i o n a le s
e n t r e m e d i o s
m e t e o r iz a n t e s
E r r o r
A n a lí t ic o
E r r o r e s d e l a m u e s t r a : P u n t o a is la d o
E r r o r e s d e l a m u e s t r a : A m i n o e s t r a t i g r a f ía a n i v e l r e g i o n a l
Resolucióndelmétodo
RatioD/LAminoácido
1
E r r o r d e la M u e s t r a
2
Datación porDatación por
racemización deracemización de
aminoácidosaminoácidos
10

11. Corona raíz
enamel
Agujero estándar
2mm externos rechazados
Cavidad
dental
dentine
A
B
C
D
E
0,25
0,20
0,15
0,10
0,05
0,00
Ursus spelaeus
ca.
Ros. Hein
Cueva de El Reguerillo (Patones, Madrid)
150 ka
0,30
0,35
0,40
0,25
0,20
0,15
0,10
0,05
0,00
Ursus spelaeus
ca.
Ros. Hein
Cueva de Lezetxiki (Guipúzcoa)
60 ka
0,30
0,35
0,40
1250
0
2500
625
312
1875
TOTAL ASPD/L ASP
0,25
0,20
0,15
0,05
0,00
Ursus deningeri
ca.
Von Reich.
Sima de los Huesos (Atapuerca, Burgos)
320 ka
0,30
0,35
0,40 2500
312
1250
1875
0,10 625
1250
0
2500
625
1875
1562
937
312
2187
2187
1562
937
0
1562
937
2187
cemento
Datación porDatación por
racemización deracemización de
aminoácidosaminoácidos
11

12. Datación porDatación por
racemización deracemización de
aminoácidosaminoácidos
12

13. DATACIÓN PORDATACIÓN POR
RACEMIZACIÓN DERACEMIZACIÓN DE
AMINOÁCIDOSAMINOÁCIDOS
13

14. Península Ibérica: 1.3 Ma;
Islas Canarias: 250 ka
LA HISTORIA TÉRMICA
14

15. VentajasVentajas
Diversos materiales
Supera ampliamente el límite de
datación de 14
C y U/Th.
Pequeña cantidad de muestra
Barato, muchas muestras
“Time-averaging”
Datación porDatación por
racemización deracemización de
aminoácidosaminoácidos
15

16. ProblemasProblemas
Contaminación
antigua
Contaminación
reciente
Diagénesis
Retrabajamiento
Datación porDatación por
racemización deracemización de
aminoácidosaminoácidos
16

17. •Restos de invertebrados: moluscos,
crustáceos, foraminíferos
•Restos de vertebrados: dientes y huesos
•Vegetales (carofitas y tejidos de plantas
superiores)
•Sedimentos marinos y lacustres, espeleotemas
•Suelos y paleosuelos
Datación porDatación por
racemización deracemización de
aminoácidosaminoácidos
17

18. Datación porDatación por
racemización deracemización de
aminoácidosaminoácidos
18

19. Cromatógrafo de líquidos de altas prestaciones HPLC-1100
Datación porDatación por
racemización deracemización de
aminoácidosaminoácidos
19

20. Datación porDatación por
racemización deracemización de
aminoácidosaminoácidos
20

21. CONTROL DE LA
CONTAMINACIÓN
Datación porDatación por
racemización deracemización de
aminoácidosaminoácidos
21

22. Datación porDatación por
racemización deracemización de
aminoácidosaminoácidos
22

23. DATACIÓN PORDATACIÓN POR
RACEMIZACIÓN DERACEMIZACIÓN DE
AMINOÁCIDOSAMINOÁCIDOS
Aminoestratigrafía
Aminocronología
23

24. AMINOESTRATIGRAFÍA
Datación porDatación por
racemización deracemización de
aminoácidosaminoácidos
24

25. • Datación relativa.
• Situar en orden estratigráfico localidades
geológicas y paleontológicas de acuerdo a los
ratios D/L obtenidos en el mismo grupo de
fósiles.
•Todas las muestras debe haberse preservado
bajo condiciones ambientales e historias
térmicas similares
• Aminozonas
Datación porDatación por
racemización deracemización de
aminoácidosaminoácidos
25

26. •Dependiente del género
•Ratios racemización A. A. sólo se pueden
usar en zonas con las misma historia
térmica → las condiciones
palaeoambientales juegan un papel muy
importante
Datación porDatación por
racemización deracemización de
aminoácidosaminoácidos
26

27. AMINOCRONOLOGÍA
Datación porDatación por
racemización deracemización de
aminoácidosaminoácidos
27

28. AminocronologíaAminocronología
Conversión de los ratios D/L de los
aminoácidos en edades numéricas
Calibración
28

29. Modelos de racemización/epimerización
Ensayos de laboratorio
• Ecuación de la cinética
Basados en muestras calibradas
• Cinética reversible de primer orden (FOK)
• Cinética parabólica aparente (APK)
• Otros modelos
Datación porDatación por
racemización deracemización de
aminoácidosaminoácidos
29

30. Torres et al. Org. Geochem. 1997
Datación porDatación por
racemización deracemización de
aminoácidosaminoácidos
Algortimos de cálculo de edad
Aminoácidos lentos vs.rápidos

31. CASOS
Datación porDatación por
racemización deracemización de
aminoácidosaminoácidos
31

32. APLICACIONES EN CIENCIA
FORENSE
Datación porDatación por
racemización deracemización de
aminoácidosaminoácidos
32

33. Datación por racemizaciónDatación por racemización
de aminoácidosde aminoácidos
33

34. Cuenca de Guadix-BazaCuenca de Guadix-Baza
Datación porDatación por
racemización deracemización de
aminoácidosaminoácidos
34

35. Datación porDatación por
racemización deracemización de
aminoácidosaminoácidos
35

36. Venta Micena: 1095± 55 ka
Cúllar-Baza I: 476±24 ka
Huéscar I: 491± 84 ka
Fuente Amarga I: 337± 15 ka
Solana Zamborino: 318± 67 ka
Fuente Nueva-2: 570 ± 40 ka
Terraza fluvial: 239± 47 ka
V. Micena-2: 468± 54 ka
36

37. PALEOMAGNETISMO
Matuyama (-)
Olduvai
Chron
Brunhes (+)
EmperororLake
BiwaIIIChron
?
CTB CNOR
+
-
δ18 0
O ( / PDB)00
ESPESO R (metros)
1.77Ma(pm)
4
2
0
-2
-4
-6
-8
0 50 100 150 200 250 300 350
Cristales yeso intrasedimentario
1008125ka±
1012169ka±
74388ka±
736115ka±
40995ka±
40758ka±
73768ka±
863173ka±
51756ka±
27977ka±
38962ka±
33968ka±
1 Gran
P. Frío
húmedo
st
2º Gran P.
Frío y
Húmedo
3 Gran P.
Frío y
Húmedo
er
1 Gran Período
Cálido y Seco
er
2º Gran P.
Cálido y
Seco
4ºG.
P. F
y H.
4º Gran P.
Cálido y
Seco
3 Gran
P. Cálido
y Seco
er
Datación porDatación por
racemización deracemización de
aminoácidosaminoácidos

38. AMINOESTRATIGRAFÍA DE
LAS TERRAZAS MARINAS
DEL LITORAL
MEDITERRÁNEO
PENINSULAR ESPAÑOL
Datación porDatación por
racemización deracemización de
aminoácidosaminoácidos
38

39. Datación porDatación por
racemización deracemización de
aminoácidosaminoácidos
39

40. Datación porDatación por
racemización deracemización de
aminoácidosaminoácidos
40

41. AMINOESTRATIGRAFÍA Y
DATACIÓN DE LAS
TERRAZAS TRAVERTÍNICAS
DE PRIEGO (CUENCA)
Datación porDatación por
racemización deracemización de
aminoácidosaminoácidos
41

42. 42

43. 43

44. 274 ± 10 ka
Datación porDatación por
racemización deracemización de
aminoácidosaminoácidos
44

45. 45

46. AMINOCRONOLOGÍA DEL
HUMEDAL DE PEGO
(ALICANTE)
Datación porDatación por
racemización deracemización de
aminoácidosaminoácidos
46

47. Barrier
(Restinga)
47

48. 48

49. AMINOESTRATIGRAFÍA Y
DATACIÓN DE LAS
FORMACIONES EÓLICAS DE
LAS ISLAS ORIENTALES DEL
ARCHIPIÉLGO CANARIO
Datación por racemizaciónDatación por racemización
de aminoácidosde aminoácidos
49

50. Islote de La Graciosa
Datación por racemizaciónDatación por racemización
de aminoácidosde aminoácidos
50

51. AminostratigrafíaAminostratigrafía
Datación por racemizaciónDatación por racemización
de aminoácidosde aminoácidos
51

52. AMINOZONASAMINOZONAS
Datación por racemizaciónDatación por racemización
de aminoácidosde aminoácidos
52

53. AMINOESTRATIGRAFÍA Y
DATACIÓN DE LAS
POBLACIONES IBÉRICAS DE
Ursus deningeri y Ursus spelaeus
Datación por racemizaciónDatación por racemización
de aminoácidosde aminoácidos
53

54. Acumulación de restos de oso de las cavernas (Ursus spelaeus) en la cueva de Amutxate (Navarra).
Datación por racemizaciónDatación por racemización
de aminoácidosde aminoácidos

55. E x c . T o r r e s 1 9 7 1 - 1 9 7 3
E L R E G U E R I L L O C A V E
E x c . T o r r e s - C a n u d o 1 9 9 5
C O R O T R A C I T O C A V E
E x c . V i l l a l t a
B U N IC A C A V E
E x c . T h o m a s
F . V il l a lt a 1 9 5 7
E L T O L L C A V E
E x c . L a b o r d e
E lo s e g u i 1 9 4 7
T R O S K A E T A C A V EE x c . B a r a n d i a r á n
A l t u n a 1 9 6 9 - 1 9 7 5
E K A I N C A V E
E x c . T o r r e s 1 9 7 5
A R R IK R U T Z C A V E
E x c . B a r a n d i a r á n
A l t u n a 1 9 5 6 - 1 9 6 8
L E Z E T X I K I C A V E
E x c . T o r r e s 1 9 9 9
A M U T X A T E C A V E
E x c . T o r r e s 1 9 9 2
S A N T A I S A B E L C A V E
E x c . M e ij id e
F u e n t e s 1 9 8 1
L A P A S A D A C A V E
E x c . T o r r e s 1 9 7 6
M A Y O R C A V E
E x c . T o r r e s 1 9 9 3 - 1 9 9 4
C U E T O D E L A L U C I A C A V E
E x c . T o r r e s 1 9 9 1 - 1 9 9 2
E IR Ó S C A V E
U. spelaeus
U. deningeri
55

56. Reguerillo cave (Madrid) 56

57. Aminoestratigrafía de yacimientos de oso
Datación por racemizaciónDatación por racemización
de aminoácidosde aminoácidos
57

58. 58

59. DATACIÓN DE RESTOS DE
HOMÍNIDOS DE LA CUEVA DE
EL SIDRÓN
Datación por racemizaciónDatación por racemización
de aminoácidosde aminoácidos
59

60. Datación por racemizaciónDatación por racemización
de aminoácidosde aminoácidos
60

61. Primeras dataciones por 14
C
AMS de El Sidrón (Asturias)
Nº muestra Inventario Laboratorio Método Muestra Edad (B.P.)
SID-0/BS011 IAF AA20283 14
CAMS Hueso Colag. Insuf.
SID-2A 441 GX-30241 14
CAMS Diente 11,289 ± 79
SID-3A 531 GX-30242 14
CAMS Diente 10,340 ± 70
61

62. El Sidrón-Cepaea nemoralis
(AARD)
39 ± 7 ka 62

63. Actividad InvestigadoraActividad Investigadora
44 ± 8 ka
63

64. 14.200
Datación por racemizaciónDatación por racemización
de aminoácidosde aminoácidos
64

65. Datación por racemizaciónDatación por racemización
de aminoácidosde aminoácidos
ALGUNAS “PIFIAS”
CUEVA DE EL SALT (ELX)
CUEVA DEL CAMINO (PINILLA DEL VALLE, MADRID)
ALGUNAS “NO PIFIAS”
CUEVA DE LOS APRENDICES

66. Datación por racemizaciónDatación por racemización
de aminoácidosde aminoácidos
GRACIAS POR SU ATENCIÓN