Биомаркеры

БИОМАРКЕРЫ, хемофосилии, органические молекулы, присутствующие в горных породах и нелитифицированных осадках, горючих полезных ископаемых и других геологических объектах, а также во внеземном веществе, углеродный скелет которых сохраняет характерные черты строения исходных биомолекул. Термин предложил в 1964 году английский химик Дж. Эглинтон. Впервые биогенные соединения (металлопорфирины) были выделены из нефтей, горючих сланцев и углей немецким химиком А. Трейбсом в 1934-36 годах. Благодаря интенсивному развитию хроматографии и масс-спектрометрии в 1960-1970-х годах геохимия биомаркеров оформилась как самостоятельное научное направление органической геохимии. Выявлено свыше 800 биомаркеров, абсолютное большинство которых имеют своими предшественниками липиды. Наиболее типичными биомаркерами являются полициклические углеводороды (тритерпаны и стераны), ациклические изопреноиды (пристан, фитан, фарнезан), нормальные алканы и их изомеры, а также порфирины. Концентрация биомаркеров в нефтях достигает 40%, что является доказательством её биогенной природы. Превращение липидов приводит к образованию термодинамически наиболее устойчивых соединений (насыщенных углеводородов) и заключается в элиминировании функциональных групп, диспропорционировании водорода, изменении пространственного расположения отдельных групп внутри молекулы. В результате образуется сложная смесь структурных и пространственных изомеров, количественные соотношения которых позволяют выявить биологический источник исходного вещества, механизмы реакций и условия среды осадконакопления. Биомаркеры используются при определении типа нефтей (например, нафтеновые, парафинистые и др.), выяснении корреляционных связей нефтематеринских и нефтенасыщенных пород, изучении миграции нефтей, для оценки степени катагенетического преобразования органического вещества пород, а также широко применяются в поисковых работах при оценке перспектив нефтеносности регионов. Биомаркеры используются также при изучении внеземного вещества (метеоритов, межзвёздной пыли, пород других планет) и реконструкции ранних этапов (архей, протерозой) эволюции жизни на Земле.

На рубеже 20 и 21 века открыты новые группы неизвестных ранее биомаркеров, характерных для древнейших организмов, относящихся к царствам Bacteria, Archaea, Eucarya. В породах, где отсутствуют различимые остатки организмов, биомаркер (наряду с изотопным составом углерода) служит главным источником информации о наличии и формах жизни древних периодов истории Земли.

Лит.: Органическая геохимия / Под редакцией Дж. Эглинтона, Т. Дж. Мэрфи. Л., 1974; Тиссо Б., Вельте В. Образование и распространение нефти. М., 1981; Петров А. А. Углеводороды нефти. М., 1984; Engel М. Н., Macko S. А. Organic geochemistry: principles and applications. N. Y., 1993; Brocks J.J., Summons R. Е. Sedimentary hydrocarbons, biomarkers for early life // Treatise on geochemistry. Biogeochemistry. Amst.; Boston, 2004. Vol. 8; Peters К.Е., Walters С.С., Moldowan J. М. The biomarker guide. 2nd ed. Camb., 2005.