Penentuan umur melalui asam amino

Pertanyaan mengenai umur ialah salah satu hal pertama yang dicari oleh ahli purbakala bila mereka menemukan artifak atau kerangka pada suatu penggalian. Apakah tulang atau gerabah yang ditemukan kuno atau modern? Jika kuno, seberapa kunonya? Dengan mengetahui umur akan terjawab pertanyaan lain, seperti bagaimana manusia hidup, dengan kelompok mana mereka berhubungan atau berdagang, apa yang mereka anut dan siapa yang dianutnya, dan banyak lagi.

Kimiawan telah membantu ahli purbakala dengan persoalan ini. Salah satu metode yang dikenal ialah penarikhan (penentuan umur, dating) karbon-14, atau penarikhan radioaktif, yang pertama kali diajukan pada tahun 1947 oleh Williard F. Libby (Hadiah Nobel pada tahun 1960). Peluruhan isotop ¹⁴C dengan umur paruh 5730 tahun, cukup lama bagi suatu konsentrasi kesetimbangan keadaan tunak (steady-state) untuk diterapkan pada biosfer. Sejumlah kecil karbon, tetapi jumlahnya selalu konstan (1,2 x 10^-10%) dalam tumbuhan dan hewan hidup ialah ¹⁴C. sesudah mati bila ¹⁴C tidak lagi diambil dari lingkungan (sebagai makan, karbondioksida, dan sebagainya), maka konsentrasinya menurun. Dengan mengetahui laju peluruhan dari ¹⁴C dan membandingkan kadar ¹⁴C dari material kuno dengan material modern, maka umur material kuno dapat dihitung. Limit praktis dari metode ini sekitar 10 kali umur paruh dari ¹⁴C, atau sekitar 50.000 tahun.

Banyaknya rasemisasi asam amino kiral yang dijumpai dalam fosil tulang, kerang dan gigi menawarkan metode penarikhan lain untuk material kuno. Dalam makhluk hidup, asam aminon mempunyai konfigurasi L dan bersifat optis murni. Namun jika terjadi kematian, reaksi biokimia yang mencegah kesetimbangan bentuk L dan D berakhir, dan kesetimbangan termal yang terjadi secara berangsur dari kedua bentuk ini dimulai. Reaksi ini dapat digunakan untuk penarikhan sebab banyaknyarasemisasi merupakan fungsi dari umur material.

Laju rasemisasi berbeda untuk setiap jenis asam amino. Contohnya umur paruh pada 25⁰ C dan pH 7 untuk asam aspartat ialah sekitar 3000 tahun; untuk alanina sebesar 12.000 tahun. Laju rasemisasi juga bergantung pada suhu. Contohnya umur paruh pada 0⁰ C untuk asam aspartat meningkat sekitar 430.000 tahun. Jadi untuk penarikhan yang cermatperlu diketahui suhu penyimpanan material tersebut. Mujurlah suhu di bawah tanah pada kedalaman tertentu dan iklim tertentu tetap konstan dalam jangka panjang dan dapat diperkirakan dengan cukup cermat.

Kecermatan dapat diperbaiki dengan menggunakan gabungan metode penarikhan atau dengan mengkalibrasi satu metode dengan metode lain. Salah satu keunggulan metode penarikhan asam amino ialah bahwa ukuran sampel dapat dengan sangat sedikit dibandingkan dengan yang diperlukan untuk penarikhan karbon-14. Selain itu rentang waktu juga dapat dicakup dengan menggunakan asam amino yang berbeda. Penarikhan asam amino dapat mencakup waktu lebih jauh dibandingkan limit dari penarikhan ^!4C, bahkan sampai zaman es 100 sampai 400 ribu tahun lalu.