על פי ה- FBI לא ניתן לגלות את גיל האדם המדויק על פי דגימת שיער, אך ניתן להעריך את גילו על פי מאפיינים גסים בעזרת מיקרוסקופ, ולקבוע האם הוא ילד, בוגר, או קשיש. מכיוון שהשיער צומח כל הזמן, גם אילו היה איזה סמן רדיואקטיבי, הוא היה נותן את גיל השערה ומתי נגזרה מהאדם, אך לא את גיל האדם. נדגים:

נניח שלפחמן 14 זמן מחצית חיים של שבוע בלבד (ולא 5730 שנה), ושהוא נימצא בריכוז של 100 אחוז במזון (שבפועל הוא 1 לטריליון א ו0.0000000001% ). אם נבחן שערה בת חודש מראשו של אדם, נראה שבקצה ה"זקן" של השערה ישנו 1/16 מהריכוז שקיים בקצה החדש, מכיוון שעברו 4 שבועות מאז הוטמע הפחמן שנאכל בחלבונים שממרכיבים את הקצה ה"זקן", ובזמן הזה כמותו ירדה לחצי 4 פעמים (1/2X1/2X1/2X1/2). בקצה ה"צעיר" הפחמן בחלבונים עדיין לא התפרק וכמותו זהה לכמות שקיימת במזון (100%). זאת אומרת, נוכל לבדוק רק את גיל השערה ולא את גיל האדם, וזאת בהנחה שיש לנו מכשיר שיוכל למדוד את הכמויות הזעירות של פחמן בחלקים קטנים של שערה בודדת. מכיוון שברגע הגזירה מפסיקה הטמעת פחמן 14 חדש בשערה, ניתן יהיה לדעת גם מתי נגזרה השערה (או לחילופין מתי מת האדם או האורגניזם אותו אנחנו בודקים בבדיקות פחמן אמיתיות).

ואם האדם המדובר לא גזר את שערו כל ימי חייו?

הסמן התיאורטי שבו דובר אינו קיים במציאות. עקרונית, סמנים צריכים להתפרק בקצב קבוע ללא תלות בתנאי הסביבה. מולקולות אורגניות כמו DNA וחלבונים לא יכולים לשמש כסמנים משום שהם מתפרקים בקצבים שונים תחת תנאים שונים. איזוטופים רדיואקטיבים אחרים נדירים ואינם קיימים באופן טבעי בשרשרת המזון (למזלנו).

ומה עם פחמן 14?

מכיוון שזמן מחצית החיים של פחמן 14 הוא 5730 שנה, ונפיצותו קטנה בהרבה (אטום אחד של C14 על 1012 אטומים של C12), לא ניתן לעשות תיארוך לעצמים אורגניים צעירים יותר מ- 300 שנה. בגרם פחמן מתרחשות 14 התפרקויות בדקה, כלומר, נניח שיש לנו 100 גרם שיער (המון שיער), מתוכו 50.65 אחוז פחמן, כלומר 50.65X14= 709 התפרקויות שניתן למנות במכשיר מדויק. על פי נוסחת זמן מחצית החיים, לאחר 83 שנה יעלם רק אחוז אחד מהחומר, כלומר,נמדוד 702 התפרקויות. מכיוון שהתפרקויות רדיואקטיביות הן עניין סטטיסטי עם סטיית תקן, ובמכשירי המדידה קיימת טעות דגימה מסוימת גם כן, לא יהיה ניתן לומר בוודאות אם החומר שבידנו נוצר היום או לפני 83 שנה. עם זאת, קיימת אפשרות תיאורטית אחת לתיארוך שיער של אדם, אם הנ"ל לא הסתפר מתחילת שנות השישים.
היתרון בפחמן 14 הוא שהוא נימצא באוויר באופן טבעי וכך לא צריך לסמן בצורה אקטיבית את האובייקט שאותו אנחנו מתארכים. פחמן 14 נוצר מהתנגשויות בין חלקיקים קוסמיים וחנקן, ליצירת פחמן 14 על פי הנוסחא 1n + 14N → 14C + 1p ( p  – פרוטון, n – ניוטרון). בשנות החמישים, מספר רב של ניסויים גרעיניים שנערכו באטמוספרה הכפילו את הכמות


איור 1: כמויות פחמן 14 באטמוספירה (בהמיספרה צפונית) בחמישים השנים האחרונות. ניתן לראות קפיצה בתחילת שנות השישים לרמות פי 1.9 מהכמות שנוצרת באופן טבעי מקרניים קוסמיות. (מתוך Carbon-14 Bomb-Pulse dating ע"י B.A. Bucholz)

של פחמן 14 באוויר (ראה איור 1). הכמות הלכה וירדה עד לרמות הטבעיות בשנות האלפיים, לא בשל דעיכה רדיואקטיבית, אלא בשל הטמעת הפחמן במערכות יבשתיות וימיות. תהליך זה עוזר לתארך אירועים בסדר גודל של שנים בודדות, ובזמן האחרון משמש לגילוי זיופים בשוק היין (יין משנות השישים צריך להכיל כמות גדולה פי 2 של פחמן 14מיין מזויף שהכינו אתמול). כמו כן, מחקר מעניין השתמש בנתונים אלו להראות שתאי לב מתחדשים ומתחלקים עד גיל 20, למרות שבעבר חשבו שלאחר הלידה תאי לב גדלים בנפח בלבד, ואינם מתחלקים. חוקרים בדקו לבבות של אנשים שנולדו לפני שנות החמישים, והצליחו להראות שה - DNA באחוז מסוים של התאים מכיל פחמן 14 בכמויות כפולות מתאים אחרים - כלומר שהם נוצרו אחרי הניסויים הגרעיניים. ייתכן שעם מכשירים מדויקים והרבה מאוד כסף ניתן יהיה לעשות את אותה קורלציה על שיער, ושיידרש לכך היפי מזדקן שלא גזר את שיערו כמה עשורים.


איור 2: וילי נלסון הוא מועמד אידיאלי לתיארוך שיער, מכיוון שקצוות השיער הן עתיקות ביותר. תמונה מויקיפדיה

מאת: אוני צברי
המחלקה לכימיה ביולוגית
מכון ויצמן למדע

הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה תמיד מתקבלות בברכה.