Warum ist das Leben Linkshänder? Die Antwort ist in den Sternen

Warum ist das Leben Linkshänder? Die Antwort ist in den Sternen
Anonim

von Elizabeth Tasker, The Conversation

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Während die meisten Menschen Rechtshänder sind, bestehen unsere Proteine ​​aus linken Molekülen. Ebenso wie sich Ihre linke und rechte Hand spiegeln, können sich Moleküle zu zwei reflektierten Strukturen zusammenfügen. Das Leben bevorzugt die linkshändige Version, was rätselhaft ist, da sich beide gespiegelten Typen im Labor gleichermaßen bilden. Eine neue Studie legt jedoch nahe, dass dies möglicherweise darauf zurückzuführen ist, dass die sternförmige Wolke, aus der das erste biologische Molekül hervorging, bevor unsere Sonne überhaupt geboren wurde, linkshändig gemacht wurde.

Im Jahr 2004 fegte das Raumschiff Stardust der NASA durch den nebligen Heiligenschein, der einen Kometen umgab. Was es fand, war der einfachste Baustein des Lebens: die Aminosäure Glycin. Kometen sind gefrorene Überreste aus den frühesten Tagen unseres Sonnensystems. Ihr Material wird daher nicht auf Planeten hergestellt, sondern stammt wahrscheinlich aus der Geburtsgaswolke, die unsere Sonne gebildet hat.

Ein Forscherteam hat kürzlich die Gefrierbedingungen in einer solchen Sternwolke nachgebildet. In Geräten, die vollständig von der ohnehin schon knackigen Luft im Labor abgedichtet sind, kann die Temperatur auf -263 Grad Celsius gesenkt werden, nur zehn Grad über dem absoluten Nullpunkt, wo selbst Moleküle aufhören zu vibrieren. Sie glaubten, dass Glycin auf der Oberfläche von Staubkörnern, die in diesem kühlen Gas suspendiert waren, möglicherweise eine Veränderung erfahren hatte, die es für Linkshänder bedeutete.

Im Kern des Glycinmoleküls befindet sich ein Kohlenstoffatom mit vier Bindungen. Wenn zwei dieser Bindungen an Wasserstoffatome binden, ist das Molekül symmetrisch und weder rechts noch linkshändig. Tauschen Sie jedoch einen Wasserstoff gegen ein schwereres Atom aus, und diese Symmetrie ist gebrochen. Das Molekül kann dann zwei gespiegelte Versionen bilden, was ihm Händigkeit oder "Chiralität" verleiht, wie es in der Chemie genannt wird.

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Die Experimente legen nahe, dass ein Glycin-Wasserstoffatom durch ein Deuteriumatom ersetzt werden könnte. Dies ist eine schwerere Version von Wasserstoff, dessen Kern ein zusätzliches Neutron enthält, das sein Gewicht verdoppelt. In sternförmigen Wolken kommt es häufig vor, weshalb sie viele deuteriumangereicherte Verbindungen bilden, darunter auch schweres Wasser. Sobald ein Deuteriumatom einen Wasserstoff ersetzt hat, ist es sehr schwer, sich zu lösen. Dies bedeutet, dass der Anteil an chiralem Glycin stetig zunimmt, bis die Haupt-Glycinspezies in der Wolke Rechts- oder Linkshänder zeigt.

Chirales Glycin ist dem ursprünglichen Glycin sehr ähnlich, weist jedoch eine wichtige zusätzliche Eigenschaft auf. Laborversuche haben gezeigt, dass chirales Glycin ein Katalysator für andere chirale Moleküle ist. Das heißt, es fördert die Produktion anderer Arten mit der gleichen Händigkeit wie sich.

Das Ergebnis ist, dass wenn Glycin ein linkshändiges Molekül wäre, zukünftige biologische Moleküle ebenfalls überwiegend linkshändig wären. Wenn sich das Leben auf der Erde entwickelte, baute es sich daher aus einem Pool linkshändiger Moleküle auf und gab ihm die Tendenz, die wir heute beobachten.

Glycin im Weltraum festnageln

Diese Entdeckung behebt möglicherweise ein anderes Problem. Während erwartet wird, dass Glycin in sternbildenden Wolken reichlich vorhanden ist, wurde es tatsächlich nie beobachtet. Einzelne Moleküle absorbieren unterschiedliche Wellenlängen des durch sie hindurchtretenden Sternenlichts. Welche Wellenlängen absorbiert werden, hängt von den Atomen und ihrer Anordnung ab und liefert einen Fingerabdruck für die Anwesenheit eines bestimmten Moleküls. Glycines Fingerabdruck wurde noch nie gesehen. Bei diesen Suchen wurde jedoch nach der symmetrischen Version von Glycin gesucht, nicht nach dem linkshändigen Zwilling. Wenn der größte Teil des Glycins Linkshänder wäre, würde es verschiedene Wellenlängen absorbieren und übersehen werden.

Es ist eine aufregende Idee, aber es bleiben noch viele Fragen offen. In dem neuen Experiment konnten die Wissenschaftler feststellen, dass Deuterium Wasserstoff ersetzt hatte, um chirales Glycin zu bilden, aber die Mengen waren zu gering, um festzustellen, welche gespiegelte Version sich gebildet hatte.

Es könnte sein, dass die Staubkornstruktur Linkshänder oder Rechtshänder begünstigt. Alternativ könnten sich beide Typen bilden, aber einer könnte leichter zerstört werden. Die Antwort darauf würde uns sagen, ob das Leben jenseits unseres eigenen Sonnensystems unsere linkshändige Voreingenommenheit teilen soll.