Strona głównaPytania → Czy są takie atomy w...

Czy są takie atomy w naszym ciele, które pozostają z nami od narodzin do śmierci?

Pytanie

Pyta Stefan

Czy są takie atomy w naszym ciele, które pozostają z nami od narodzin do śmierci? Jeśli tak to ile?

Odpowiedź

Odpowiada dr hab. Piotr Sułkowski

Podstawowym budulcem naszych organizmów są komórki. W nich samych zachodzą różnorakie procesy, w szczególności synteza białek – zatem sam skład komórek generalnie zmienia się podczas ich życia. Natomiast ich niezmiennym składnikiem jest DNA, obecne w komórce od momentu jej powstania (w wyniku podziału innej komórki); dzięki informacji zakodowanej w DNA w komórce mogą przebiegać i być regulowane wszystkie procesy życiowe. Zatem atomy pozostające w komórce przez cały okres jej życia to przede wszystkim te, które zawarte są w jej DNA.

W związku z tym należy zapytać, które komórki pozostają w naszym ciele przez całe nasze życie. Większość komórek w naszym organizmie – szacuje się, że ok. 98% – jest regularnie zastępowana przez nowe komórki. Np. komórki zewnętrznej warstwy skóry, a także płuc, zastępowane są co kilka tygodni, paznokcie co kilka miesięcy, kości i szkielet po ok. 10 latach. Tym niemniej, są w naszym organizmie komórki, które nie są odnawiane i są z nami przez całe życie: komórki kory mózgowej, soczewki w oczach, prawdopodobnie niektóre komórki w mięśniu sercowym, szkliwo zębów (oczywiście nie od początku naszego życia, ale od momentu ich wyrośnięcia…). Zatem atomy zawarte w DNA tych właśnie komórek pozostają z nami przez całe życie (czy też od momentu wyrośnięcia zębów).

Interesujące jest w jaki sposób można zmierzyć długość życia komórki organizmu. Można tego dokonać dzięki pomiarowi zawartości izotopu węgla $^{14}C$ (w stosunku do dużo bardziej powszechnego izotopu $^{12}C$) w DNA takiej komórki – jak wyżej wspomniano, DNA pozostaje w niezmienionym składzie przez cały okres funkcjonowania komórki, zatem zawiera tyle samo węgla $^{14}C$, ile miało w momencie utworzenia. Z kolei (procentowa) zawartość $^{14}C$ (w stosunku do $^{12}C$) w momencie narodzin komórki odpowiada (procentowej) zawartości tego izotopu w atmosferze (m.in. w postaci dwutlenku węgla przyswajanego przez rośliny, które następnie są składnikiem naszego pożywienia). Z kolei okazuje się, że na zawartość $^{14}C$ w atmosferze bardzo duży wpływ miały testy bomb atomowych przeprowadzane w latach ’50 i ’60 XX wieku – w ich wyniku zawartość ta wzrosła mniej więcej dwukrotnie. W połowie lat ’60-tych testów tych zaprzestano i od tego czasu zawartość $^{14}C$ systematycznie spada, zgodnie z takim wykresem. W związku z tym, mierząc zawartość $^{14}C$ w DNA danych komórek, można wywnioskować kiedy te komórki powstały, i jak długo – w szczególności, czy od momentu urodzenia – były one obecne w organizmie np. człowieka. Kilka słów więcej na ten temat można przeczytać (po angielsku) w takim artykule.

Uwaga: tej metody nie należy mylić z bardziej standardową metodą tzw. „datowania radiowęglowego”, także opartego na pomiarze stosunku zawartości $^{14}C$ do $^{12}C$ w szczątkach organicznych. Standardowa metoda także bierze pod uwagę fakt, że w zawartość $^{14}C$ w żywym organizmie jest taka sama jak w atmosferze i utrzymuje się na tym samym poziomie przez całe jego życie – natomiast po śmierci organizmu, gdy $^{14}C$ z atmosfery przestaje zasilać organizm (w formie oddychania lub pożywienia), jego zawartość spada z powodu rozpadu radioaktywnego. Jednakże okres połowicznego zaniku $^{14}C$ wynosi 5730 lat, zatem przy użyciu tej metody można oszacować czas (który upłynął od śmierci organizmu) rzędu kilku lub kilkudziesięciu tysięcy lat (najbardziej wiarygodne wyniki otrzymuje się dla próbek nie starszych niż 50000 lat). Natomiast zmiany zawartości izotopu $^{14}C$ w okresie (ostatnich) kilku lub kilkudziesięciu lat są praktycznie niezauważalne – choćby dlatego, że o wiele większy wpływ na zawartość tego izotopu w atmosferze miały wspomniane testy atomowe…