Un isotope est une variante d'un élément ayant un poids atomique différent. Deux isotopes stables d'azote existent dans la nature: azote 14 et de l'azote-15. L'isotope N-14 est beaucoup plus abondante, à la fois dans l'atmosphère de la Terre et dans le tissu végétal et animal. La rareté relative de l'isotope N-15, il est précieux pour les biologistes et les autres chercheurs comme un traceur (ie, une sorte de drapeau qui permet aux scientifiques de suivre l'azote par un système biochimique ou géochimiques).
macromolécules biologiques
Si des cellules en culture sont fournis uniquement avec des nutriments contenant l'isotope N-15, leur ADN viendra à contenir N-15 exclusivement au cours de plusieurs générations. Dans une expérience célèbre, Matthew Meselson et Franklin Stahl ont augmenté de E. coli dans un milieu de culture contenant de lourdes N-15 nutriments. Ils ont transféré ensuite les bactéries aux médias contenant le briquet N-14 isotope, et centrifugés l'ADN de ces bactéries une génération et deux générations plus tard. La densité de l'ADN dans les cellules filles était intermédiaire. Grâce à ce résultat, l'expérience Meselson-Stahl a démontré que la réplication de l'ADN produit deux exemplaires, chacun contenant un brin d'origine qui sert de modèle pour le nouveau volet.
la pollution
Le rapport de la N-15 à N-14 est souvent plus élevé dans les eaux usées et les déchets agricoles que dans les milieux océaniques. Comme la distance d'une source d'égout augmente, ce ratio progressivement les tendances vers les valeurs normales pour l'environnement marin. Les scientifiques peuvent utiliser cette différence pour cartographier les panaches d'eaux usées, et de déterminer l'origine de l'excès d'azote dans les milieux marins. Ces techniques sont importantes, car l'excès d'azote contribue à la prolifération d'algues nuisibles dans les eaux côtières.
Les eaux souterraines
Des concentrations élevées de nitrates dans les eaux souterraines peuvent être nocifs pour les humains, de sorte que le suivi de ces contaminants est un sujet de préoccupation particulière. Selon le chemin qu'ils prennent pour atteindre les cours d'eau locaux, les nitrates peuvent se décomposer sous l'action des bactéries dénitrifiantes, de sorte que les scientifiques peuvent utiliser des concentrations locales d'isotopes pour suivre ce qui se passe aux nitrates dans les eaux souterraines (par exemple, si elles se retrouvent dans les cours d'eau locaux, le route qu'ils prennent pour atteindre ces cours d'eau et ainsi de suite). Comme avec l'eau de mer, ils peuvent également utiliser les rapports isotopiques pour identifier l'origine de cette contamination.
Écologie
Pour comprendre les écosystèmes, les écologistes ont besoin de savoir où les organismes tirent leurs nutriments, et la vitesse à laquelle les éléments nutritifs du cycle par l'écosystème. Étant donné que l'azote est un nutriment essentiel et les organismes vivants font préférentiellement l'utilisation du N-isotope 14, le N-14 au rapport N-15 est différente dans différentes parties de la bande alimentaire. Écologistes peuvent utiliser ces données pour suivre l'azote à travers un écosystème.