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고기후학을 위한 bGDGT 바이오마커 분석 개요
 
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고기후학을 위한 bGDGT 바이오마커 분석 개요

Overview

출처: 제프 살라컵 연구소 - 매사추세츠 대학교 애머스트

이 비디오 시리즈를 통해, 천연 샘플추출 및 과거의 기후와 환경에 대한 정보를 관련시킬 수 있는 바이오마커라고 하는 유기 화합물을 찾아 정제되었습니다. 분석된 샘플 중 하나는 퇴적물이었습니다. 퇴적물은 분지의 지질학적 시간, 퇴적물이 유체(물 또는 공기), 움직임 및 중력의 작용을 통해 흐르는 지구의 우울증에 걸쳐 축적됩니다. 두 가지 주요 유형의 분지가 존재, 해양 (바다와 바다) 및 lacustrine (호수). 하나는 추측 할 수 있듯이, 삶의 매우 다른 유형은 그들 사이의 신도의 차이에 의해 큰 부분에서 구동, 이러한 설정에 살고있다. 지난 수십 년 동안 유기 지구 화학자는 기후 또는 환경을 설명하는 데 사용할 수있는 바이오 마커 프록시 또는 화합물의 도구 상자를 발견했으며, 그 중 일부는 해양 환경에서 작동하고 일부는 락서스트린에서 작동합니다. 우리는 락서스트린 영역과 분지 글리세롤 글리세롤 테트라에테에테 (도 1)에우리의 주의를 돌립니다.

이 섹션에서는 분지 글리세롤 글리세롤 테테요터(도1;brGDGT) 및 MBT/CBT 프록시를 사용하여 지상고온 분석에 중점을 둡니다. 이 프록시는 처음에 Weijers 등에서 설명했습니다. 도 1은 brGDGT에서 링 및 분기 구조의 분포를 기반으로 합니다. 그(것)들은 분기 테트라에테르 (CBT)의 순환화가 토양 pH와 직접 관련이 있다는 것을 것을을 발견했습니다.

CBT = -log ((Ib + IIb) / (I + II))

그리고 분기 테트라에테르 (MBT)의 메틸화는 평균 연간 공기 온도 (MAAT)에 의해 결정되고, 더 적은 정도로, 토양 pH.

MBT = (I + Ib + Ic) / (I + Ib + Ic) + (II + IIb + IIc) + (III + IIIb + IIIc)

따라서, 함께 취하고 보정, MBT/CBT는 토양 온도와 pH 모두에 brGDGT의 분포를 관련시한다.

MBT = 0.122 + (0.187 x CBT) + (0.020 x MAAT)

분지 GDGTs는 지질을 아우르는 막으로 생각되고 그들의 생산은 처음에 토양과 토탄2-5에사는 혐기성 Acidobacteria 박테리아에 기인했습니다, 그러나 후속 작업은 또한 옥소및 무산소 호수 및 해양 물 기둥 및 퇴적물6-9에서생성될 수 있었다는 것을 건의했습니다. 가설은 Acidobacteria가 포화를 증가시키기 위해 온도를 낮추는 반응으로 메틸화 부위를 순환화로 변환하고 (순환화가 효과적으로 두 개의 수소 원자를 제거함) 막 유동성을 유지한다는 것을 보유합니다 (비유에 의하여, 포화 지방(butter)은 불포화 지방(올리브 오일)이 액체인 반면, 고체는 실온이지만, 분지 GDGT는 아직 Acidobacteria 배양에서 주요 멤브레인 지질으로 확인되지 않았다. 따라서 그들의 정확한 출처는 알 수 없습니다.

환경 변수(온도, pH, 염분, 강수량 등)에 대한 분기 된 GDGT의 교정은 광범위한 연구의 주제입니다. 전 세계의 유기 지구화학 실험실은 분기 된 GDGT와 (주로) 온도 사이의 글로벌1,10 및 지역11-13 교정을 모두 개발하는 작업에 관여하고 있습니다. 따라서 위에 주어진 방정식은 정기적으로 세련되고 완성되고 있습니다.

분지 GDGT는 일반적으로 라쿠스트린 퇴적물에서 추출되지만 해안 해양 퇴적물도 조사되었습니다. 상기 추출물은 LC 절단이 아닐 수도 있거나 GDGT와 공동 엘ute가 될 수 있는 다른 화합물로부터 GDGT를 정화하기 위해 실리카 젤 컬럼을 거칩니다. GDGT는 메탄올에서 엘utes 극성 분수에서 나온다.

총 지질 추출물이 정제되면 추출 및 정제 된 샘플은 화학 이온화 질량 분광계에 결합 된 고성능 액체 크로마토그래프에서 실행됩니다. GDGT의 상대적 농도는 선택된 질량 이온(m/z)에 대한 곡선 아래 영역을 획득하여 결정된다. 그림 1) 이 목적을 위해 설계된 컴퓨터 소프트웨어의 각 화합물에 대해 (예 : Agilent Chemstation). 그런 다음 이러한 영역은 고온 측정에 도달하기 위해 선택한 교정 방정식에 넣습니다.

Figure 1
그림 1. MBT/CBT 프록시를 통해 온도를 계산하는 데 사용되는 분기 된 GDGt의 구조 (이미지를 생산 한 이슬라 카스타네다 박사의 허가하에 사용). 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

바이오마커라고 불리는 유기 화합물은 지구 과학에서 과거의 기후와 환경에 대한 정보를 관련시키기 위해 고생물학자로서 사용될 수 있습니다.

살아있는 유기체는 이 생물마커를 생성하여 그들이 살았던 환경에 대한 정보를 제공합니다. 그들은 수백만 년 전 지구의 온도와 같은 과거의 사건에 대한 정보를 알려주는 프록시 역할을 할 수 있습니다.

육상 고온은 담수 분지에서 퇴적물에서 발견되는 바이오마커를 사용하여 분석할 수 있다. 이러한 바이오마커의 한 가지 핵심 클래스는 분지 글리세롤 다이얼킬 글리세롤 테트라에테르 또는 분기 된 GDGT입니다.

이 비디오는 수억 년 동안 담수 환경의 과거 변화를 조사하는 고생물학이라는 연구 영역을 소개합니다. 이것은 현재와 미래의 기후와 환경 변화를 해명하는 데 도움이됩니다.

퇴적물은 유동적인 움직임과 중력, 퇴적물 분지 또는 지구 지각의 낮은 영역으로 인해 지질 학적 시간에 걸쳐 축적됩니다. 퇴적물 분지에는 해양 퇴적물을 수집하는 바다 또는 락서스트린 퇴적물을 수집하는 호수가 있습니다. 해양 및 락스트린 분지는 그(것)들 사이 염도의 차이에 의해 큰 부분에서 구동되는 유기체의 다른 모형을 포함합니다. 따라서, 해양 및 락서스트린 분지는 다른 바이오마커를 함유하고 있다.

분기 된 GDGTs 혐 기성 균의 막 에 걸쳐 지질 것으로 생각 됩니다. 연구에 따르면 생산 유기체는 온도 변화에 대응하여 막 특성을 변화시킵니다.

이러한 변화는 분기 된 GDGT의 추운 온도에서 순환 된 사이트로 메틸화 된 사이트의 변환에 의해 발생, 그로 인하여 멤브레인 유동성을 향상. 그런 다음 구조의 이러한 변화는 프록시를 통해 온도와 상관관계가 있을 수 있습니다. 프록시는 헤아릴 수 없는 변수와 상관되는 측정 가능한 물리적 현상입니다.

이 프록시는 바이오마커에서 온도에 대한 메틸화 또는 MBT 및 순환화 또는 CBT의 수에 관한 것이다. 실험적으로 파생된 방정식은 MBT및 CBT와 과거 평균 연간 공기 온도와 관련이 있습니다.

분기된 GDGT 바이오마커와 토양 온도 간의 관계를 연구하려면, 라수스트린 퇴적물을 수집하여 세 가지 기술 중 하나에 의해 추출하고, 정제및 분석해야 한다.

분지 GDGT 바이오마커와 토양 온도 사이의 관계를 연구하기 시작하기 위해 지질 분자는 다양한 기술을 사용하여 락서스트린 퇴적물에서 먼저 추출됩니다. 초음파 처리를 통한 추출은 퇴적물 시료로부터 총 지질 추출물 또는 TLE를 얻는 가장 간단하고 저렴한 방법입니다. 이를 위해 초음파 목욕은 유기 용매를 포함하는 유리병에 시료를 교반하는 데 사용됩니다. 메탄올과 디클로로메탄의 혼합물은 광범위한 극성을 가진 바이오마커를 추출하는 데 사용됩니다. 또 다른 추출 기술은 Soxhlet 추출을 활용합니다. Soxhlet 추출기는 둥근 바닥 플라스크에서 위로 위로 유기 용매의 역류 또는 연속 사이클링을 가능하게 하며, 이는 차가운 물에 의해 냉각되고 반환됩니다. 응축된 용매는 시료를 함유하는 유리 섬유 질에 빠진다. 일단 가득 차면, 챔버는 유기 용매를 다시 둥근 바닥 플라스크로 사이펀하여 시간이 지남에 따라 지속적인 추출을 가능하게합니다.

이 기술은 큰 퇴적물 질량의 추출및 계측기 교정을 위한 대량의 표준의 준비에 도움이 됩니다. 마지막으로, 가속용매 추출 또는 ASE는 고온 및 압력을 활용하여 추출 공정의 운동학을 증가시키는 상표추출 방법입니다. ASE 계측기는 최대 24개의 개별 샘플을 보유하고 있으며 추출 프로세스의 모든 파라미터를 정밀하게 제어할 수 있습니다. ASE는 속도와 사용의 단순성으로 인해 일반적으로 용매 추출의 표준 방법으로 사용됩니다.

지질 샘플이 이러한 기술 중 하나를 사용하여 추출되면 분석을 위해 정제됩니다. 전형적으로, 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피는 극성에 기초하여 지질 샘플을 정화하는 데 사용됩니다. 이를 위해, 작은 유리 기둥은 젤이라고 불리는 실리카의 미세한 분말로 로드됩니다. 그런 다음 컬럼은 일반적으로 육사인 극성 용매로 포화된 다음 위에 로드된 샘플입니다. 추출물의 분리는 고체 상 또는 용매 상에 대한 표적 화합물의 친화성을 기반으로 한다.

극지 화합물, 이 경우 분기 GDGT의, 더 극성 육사보다 극성 실리카에 매료된다. 따라서 탄화수소, 케톤 및 알코올과 같은 중극성 화합물 및 극성 화합물과 같은 극성 화합물은 극성 증가의 용매에 반응하여 상이한 속도로 컬럼을 이동합니다.

그런 다음 용액은 별도의 분수로 수집됩니다.

정제된 GDGT는 질량 분광계 또는 LC-MS에 결합된 고성능 액체 크로마토그래피를 사용하여 분석됩니다. LC-MS는 먼저 화합물을 분리한 다음 질량 대전율에 따라 분석합니다.

이렇게 하면 선택한 질량 이온에 대한 곡선 아래 영역을 사용하여 각 유형의 GDGT 유형의 상대 적 농도를 측정할 수 있습니다. MBT는 그룹 1 분자의 분획으로 계산됩니다.

CBT는 그룹 1 과 2에서 분자를 사용하여 음의 로그로 계산됩니다. 그런 다음 MBT와 CBT는 고온 측정에 도달하기 위해 실험적으로 파생된 방정식에 연결됩니다.

바이오마커 프록시를 사용하여 고온의 측정은 지구 과학의 다양한 응용 분야에서 유용합니다.

첫째, 고생물학자는 오랜 기간 동안 지구의 온도를 측정할 수 있게 합니다. 다양한 기술을 사용하여 지구의 온도는 5억 년 전으로 추정되고 있습니다. 이것은 우리에게 삶의 다른 형태가 진화하고 지구의 생물권, 수성구, 석각, 대기에 온도의 영향에 대한 조사를 알려줍니다, 그리고 확장, 미래.

지구 온도의 최근 동향은 또한 팔레더모메트리를 사용하여 생성된 기록에 대해 정량화될 수 있다. 지구 표면 온도는 지난 2년간 의한 온난화 추세로 1850년부터 현재까지 거의 1도 증가했습니다. 지구 기후에 대한 인위적인 영향을 이해하려면 정확한 고생물학 기록을 개발하고 컨텍스트로 사용해야 합니다.

당신은 방금 분기 글리세롤 다이얼킬 글리세롤 글리세롤 테트라에테르 팔레더 모메트리의 JoVE의 개요를 보았다. 이제 분기된 GDGT 바이오마커가 어떻게 사용되는지, 그리고 이를 추출하고 정화하는 전반적인 기술을 이해해야 합니다. 이 시리즈의 다음 동영상은 이 복잡한 프로세스에 대해 자세히 설명합니다.

시청해 주셔서 감사합니다!

Procedure

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바이오마커라고 불리는 유기 화합물은 지구 과학에서 과거의 기후와 환경에 대한 정보를 관련시키기 위해 고생물학자로서 사용될 수 있습니다.

살아있는 유기체는 이 생물마커를 생성하여 그들이 살았던 환경에 대한 정보를 제공합니다. 그들은 수백만 년 전 지구의 온도와 같은 과거의 사건에 대한 정보를 알려주는 프록시 역할을 할 수 있습니다.

육상 고온은 담수 분지에서 퇴적물에서 발견되는 바이오마커를 사용하여 분석할 수 있다. 이러한 바이오마커의 한 가지 핵심 클래스는 분지 글리세롤 다이얼킬 글리세롤 테트라에테르 또는 분기 된 GDGT입니다.

이 비디오는 수억 년 동안 담수 환경의 과거 변화를 조사하는 고생물학이라는 연구 영역을 소개합니다. 이것은 현재와 미래의 기후와 환경 변화를 해명하는 데 도움이됩니다.

퇴적물은 유동적인 움직임과 중력, 퇴적물 분지 또는 지구 지각의 낮은 영역으로 인해 지질 학적 시간에 걸쳐 축적됩니다. 퇴적물 분지에는 해양 퇴적물을 수집하는 바다 또는 락서스트린 퇴적물을 수집하는 호수가 있습니다. 해양 및 락스트린 분지는 그(것)들 사이 염도의 차이에 의해 큰 부분에서 구동되는 유기체의 다른 모형을 포함합니다. 따라서, 해양 및 락서스트린 분지는 다른 바이오마커를 함유하고 있다.

분기 된 GDGTs 혐 기성 균의 막 에 걸쳐 지질 것으로 생각 됩니다. 연구에 따르면 생산 유기체는 온도 변화에 대응하여 막 특성을 변화시킵니다.

이러한 변화는 분기 된 GDGT의 추운 온도에서 순환 된 사이트로 메틸화 된 사이트의 변환에 의해 발생, 그로 인하여 멤브레인 유동성을 향상. 그런 다음 구조의 이러한 변화는 프록시를 통해 온도와 상관관계가 있을 수 있습니다. 프록시는 헤아릴 수 없는 변수와 상관되는 측정 가능한 물리적 현상입니다.

이 프록시는 바이오마커에서 온도에 대한 메틸화 또는 MBT 및 순환화 또는 CBT의 수에 관한 것이다. 실험적으로 파생된 방정식은 MBT및 CBT와 과거 평균 연간 공기 온도와 관련이 있습니다.

분기된 GDGT 바이오마커와 토양 온도 간의 관계를 연구하려면, 라수스트린 퇴적물을 수집하여 세 가지 기술 중 하나에 의해 추출하고, 정제및 분석해야 한다.

분지 GDGT 바이오마커와 토양 온도 사이의 관계를 연구하기 시작하기 위해 지질 분자는 다양한 기술을 사용하여 락서스트린 퇴적물에서 먼저 추출됩니다. 초음파 처리를 통한 추출은 퇴적물 시료로부터 총 지질 추출물 또는 TLE를 얻는 가장 간단하고 저렴한 방법입니다. 이를 위해 초음파 목욕은 유기 용매를 포함하는 유리병에 시료를 교반하는 데 사용됩니다. 메탄올과 디클로로메탄의 혼합물은 광범위한 극성을 가진 바이오마커를 추출하는 데 사용됩니다. 또 다른 추출 기술은 Soxhlet 추출을 활용합니다. Soxhlet 추출기는 둥근 바닥 플라스크에서 위로 위로 유기 용매의 역류 또는 연속 사이클링을 가능하게 하며, 이는 차가운 물에 의해 냉각되고 반환됩니다. 응축된 용매는 시료를 함유하는 유리 섬유 질에 빠진다. 일단 가득 차면, 챔버는 유기 용매를 다시 둥근 바닥 플라스크로 사이펀하여 시간이 지남에 따라 지속적인 추출을 가능하게합니다.

이 기술은 큰 퇴적물 질량의 추출및 계측기 교정을 위한 대량의 표준의 준비에 도움이 됩니다. 마지막으로, 가속용매 추출 또는 ASE는 고온 및 압력을 활용하여 추출 공정의 운동학을 증가시키는 상표추출 방법입니다. ASE 계측기는 최대 24개의 개별 샘플을 보유하고 있으며 추출 프로세스의 모든 파라미터를 정밀하게 제어할 수 있습니다. ASE는 속도와 사용의 단순성으로 인해 일반적으로 용매 추출의 표준 방법으로 사용됩니다.

지질 샘플이 이러한 기술 중 하나를 사용하여 추출되면 분석을 위해 정제됩니다. 전형적으로, 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피는 극성에 기초하여 지질 샘플을 정화하는 데 사용됩니다. 이를 위해, 작은 유리 기둥은 젤이라고 불리는 실리카의 미세한 분말로 로드됩니다. 그런 다음 컬럼은 일반적으로 육사인 극성 용매로 포화된 다음 위에 로드된 샘플입니다. 추출물의 분리는 고체 상 또는 용매 상에 대한 표적 화합물의 친화성을 기반으로 한다.

극지 화합물, 이 경우 분기 GDGT의, 더 극성 육사보다 극성 실리카에 매료된다. 따라서 탄화수소, 케톤 및 알코올과 같은 중극성 화합물 및 극성 화합물과 같은 극성 화합물은 극성 증가의 용매에 반응하여 상이한 속도로 컬럼을 이동합니다.

그런 다음 용액은 별도의 분수로 수집됩니다.

정제된 GDGT는 질량 분광계 또는 LC-MS에 결합된 고성능 액체 크로마토그래피를 사용하여 분석됩니다. LC-MS는 먼저 화합물을 분리한 다음 질량 대전율에 따라 분석합니다.

이렇게 하면 선택한 질량 이온에 대한 곡선 아래 영역을 사용하여 각 유형의 GDGT 유형의 상대 적 농도를 측정할 수 있습니다. MBT는 그룹 1 분자의 분획으로 계산됩니다.

CBT는 그룹 1 과 2에서 분자를 사용하여 음의 로그로 계산됩니다. 그런 다음 MBT와 CBT는 고온 측정에 도달하기 위해 실험적으로 파생된 방정식에 연결됩니다.

바이오마커 프록시를 사용하여 고온의 측정은 지구 과학의 다양한 응용 분야에서 유용합니다.

첫째, 고생물학자는 오랜 기간 동안 지구의 온도를 측정할 수 있게 합니다. 다양한 기술을 사용하여 지구의 온도는 5억 년 전으로 추정되고 있습니다. 이것은 우리에게 삶의 다른 형태가 진화하고 지구의 생물권, 수성구, 석각, 대기에 온도의 영향에 대한 조사를 알려줍니다, 그리고 확장, 미래.

지구 온도의 최근 동향은 또한 팔레더모메트리를 사용하여 생성된 기록에 대해 정량화될 수 있다. 지구 표면 온도는 지난 2년간 의한 온난화 추세로 1850년부터 현재까지 거의 1도 증가했습니다. 지구 기후에 대한 인위적인 영향을 이해하려면 정확한 고생물학 기록을 개발하고 컨텍스트로 사용해야 합니다.

당신은 방금 분기 글리세롤 다이얼킬 글리세롤 글리세롤 테트라에테르 팔레더 모메트리의 JoVE의 개요를 보았다. 이제 분기된 GDGT 바이오마커가 어떻게 사용되는지, 그리고 이를 추출하고 정화하는 전반적인 기술을 이해해야 합니다. 이 시리즈의 다음 동영상은 이 복잡한 프로세스에 대해 자세히 설명합니다.

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References

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Transcript

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