Поиск на сайте

 

 

Определить место происхождения живых существ, а зачастую и историю их жизни возможно при помощи изотопных методов анализа

 

Судьба человека
Когда полиция округа Гвент в Южном Уэльсе (Великобритания) не смогла идентифицировать труп мужчины азиатского происхождения и расследование зашло в тупик, помощь пришла из лаборатории профессора геохимии Вольфрама Мейер-Огенштейна (Институт им. Хаттона, Шотландия).
Использовав образец волос жертвы, ученым удалось воссоздать последние 15 месяцев жизни интересующего полицию человека. Согласно данным Мейер-Огенштейна, мужчина приехал в Великобританию из Вьетнама и провел в Уэльсе не более двух месяцев. Примерно за год до этого он прожил около трех месяцев на Украине, после чего переехал в Германию, где оставался следующие полгода, пока наконец не достиг берегов Великобритании.
Установить картину перемещений жертвы ученые смогли, разделив образец волос убитого (14 см) на 5-мм обрезки и исследовав каждый из них на предмет содержания двух изотопов (см. справку) водорода - протия и дейтерия.
Дело в том, что, по крайней мере, треть всех атомов водорода, идущих на строительство кератина волос, организм человека получает вместе с питьевой водой. Содержание же протия и дейтерия в пресной воде варьируется от региона к региону, что позволяет соотнести ее изотопный состав с конкретной страной, а зачастую даже с определенной местностью.
Таким образом, исследуя соотношение двух изотопов водорода в каждом из 5-мм образцов, ученые смогли определить географию перемещений жертвы, а зная скорость роста волос (около 1 см в месяц), определить и длительность пребывания в том или ином месте. На основании этих сведений и заручившись помощью Интерпола и своих немецких коллег, полиция Гвента смогла, в итоге, установить личность мужчины и найти его убийц.

 

Изотопная подпись
Помимо водорода, стабильные изотопы других химических элементов (кислород, углерод, азот и др.) широко используются для установления географии происхождения или идентичности того или иного исследуемого объекта.
Все дело в том, что существует четкая взаимосвязь между относительным содержанием стабильных изотопов в тканях людей и животных и диетическими особенностями их питания, которые, в свою очередь, определяются местностью проживания.
Изотопный состав любого живого организма - это своего рода отпечаток, который накладывает на нас окружающая среда. Образцы, совершенно идентичные с точки зрения химической композиции, но имеющие различное географическое происхождение, будут отличаться по изотопному составу, обладая присущей только им «изотопной подписью».
Так, анализируя относительное содержание изотопов кислорода и углерода в бедренной кости человека, возможно установить, где находился и какого рода пищу преимущественно употреблял (мясо, овощи, злаки и т.д.) испытуемый на протяжении последних 20-25 лет.
Ученые здесь используют то обстоятельство, что для синтеза минералов гидроксиапатита и карбоната кальция, из которых состоят наши кости, организм полагается на кислород и углерод, поступающие вместе с едой и питьем.
Как уже упоминалось, соотношение изотопов кислорода и углерода в воде или продуктах питания меняется от страны к стране и зависит, кроме того, от типа пищи (белковая, растительная и т.д.). В результате, зная, какая величина изотопного обогащения соответствует определенному региону мира, установить диету и место проживания человека теоретически не составляет труда.

 

Карты + знание
Для того, чтобы определить географическое происхождение анализируемого образца по его изотопному составу, необходимо две вещи: изотопная карта и понимание био(гео)химических основ того, как изотоп того либо иного химического элемента встраивается в состав исследуемого объекта.
Так, например, изучая кератин волос человека на предмет содержания изотопов кислорода, необходимо помнить, что существует два основных источника поступления этого элемента в организм: вдыхаемый воздух и питьевая вода. Таким образом, если бы Мейер-Огенштейн и его коллеги исследовали бы волосы жертвы на предмет содержания кислорода, а не водорода, им бы пришлось каким-то образом учесть, какое количество изотопов кислорода поступило из воды, а какое из воздуха.
В том, что касается изотопных карт, отражающих распределение в масштабах всей планеты изотопов основных элементов, то здесь значительный прогресс пока достигнут только в отношении кислорода и водорода. В конце 1990-х годов Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ) выложило в Интернет данные об изотопном составе атмосферных осадков, собранные за 30 с лишним лет наблюдений на более 800 метеорологических станциях по всему миру.
Взяв за основу эти данные, профессор Габриэль Бовен и его коллеги из Университета Пердю в США в рамках проекта Изомап составили ставшие стандартом для ученых всего мира карты изотопных вариаций водорода и кислорода в пресной воде. Как результат, в настоящее время изотопный состав воды, характерный для той или иной местности, известен практически для всего земного шара.
С появлением подобных карт возможности метода изотопного анализа для определения географического происхождения биологических объектов существенно расширились, Так, например, хорошо известно, что для растений дождевая вода является основным источником поступления атомов водорода и кислорода.
Так, например, профессор Элерингер из Университета Юты в США продемонстрировал, что, используя знания о изотопном составе воды в различных регионах мира, возможно определить страну и даже местность, где наркотики растительного происхождения (морфин, марихуана, кокаин и т.д.) были произведены.
Аналогичным образом географическое происхождение образцов лавандового масла, бутилированной воды, меда, фруктов и т.д. может быть установлено на основании только карт изотопных вариаций воды.
 Помимо этого, практически все лаборатории, работающие в области изотопного анализа, имеют свои собственные региональные карты, отражающие специфику их научных или коммерческих интересов. Так, например, экспертно-криминалистический центр МВД России в сотрудничестве с Институтом геохимии и аналитической химии им. Вернадского недавно объявили о создании базы данных изотопного состава взрывчатых веществ.
В свою очередь, немецкая компания «Агроизолаб», специализирующаяся на анализе аутентичности (подлинности) и географии происхождения продуктов питания, имеет в своем распоряжении тысячи точек с известными показателями изотопного состава как в самой Германии, так и в странах Евросоюза.
Музейные работники зачастую могут совершенно точно сказать, из мрамора какой именно каменоломни была высечена та или иная античная статуя, поскольку имеют в своем распоряжении данные об изотопном составе минералов из карьеров со всего света.

 

Знать возможности
Благодаря своим возможностям метод изотопного анализа приобретает все большее значение в криминалистике, особенно для выявления случаев фальсификации лекарственных препаратов и пищевых продуктов, определения места происхождения наркотиков и взрывчатых веществ, контроля за состоянием биологических систем и т.д.
Между тем криминалисты должны четко понимать научные основы этого вида анализа и осознавать вытекающие из этого ограничения. Так, например, карты изотопных вариаций пресной воды, которые использовал профессор Мейер-Огенштейн в деле об убийстве вьетнамского эмигранта, не дают достоверной картины при анализе образцов тканей жителей стран Ближнего Востока.
По мнению английских ученых, проводивших исследование, засилье импортированных продуктов питания и широкое применение опреснительных установок морской воды является наиболее  вероятной причиной этого. В данном случае, отмечают они, необходимо создать изотопные карты специально для данного региона, чтобы иметь возможность корректно интерпретировать результаты анализов.

 

Александр ЛЕОНТЬЕВ

Теги: наука


Поделитесь в соц сетях


Добавить комментарий