มีชีวิตผ่านกระจกมองหรือไม่? ปริศนาของความโดดเดี่ยว ในชีวิต

มีชีวิตผ่านกระจกมองหรือไม่? ปริศนาของความโดดเดี่ยว ในชีวิต

ลองเขย่ามือ ซ้ายของเพื่อนร่วมงานด้วยมือขวาของคุณ มันใช้งานไม่ได้ใช่ไหม ฝ่ามือขวาของคุณและฝ่ามือซ้ายของเธอหรือของเขาไม่สามารถประกบกันได้อย่างสบายๆ เนื่องจากมือเป็น วัตถุ ที่มีลักษณะคล้ายกระดูกมีภาพสะท้อนในกระจกที่ไม่สามารถซ้อนทับกันได้ วัตถุทั้งหมดมีภาพสะท้อนในกระจก (ยกเว้นแวมไพร์) แต่มีเพียงวัตถุที่ไม่สามารถซ้อนทับบนภาพสะท้อนในกระจกได้เท่านั้น ดังนั้น เมื่อเราพูดว่าวัตถุและภาพสะท้อนในกระจกของวัตถุนั้นซ้อนทับกันได้ เราหมายความว่าถ้าเรานำภาพจากด้านหลัง

กระจกมาเทียบเคียงกัน วัตถุนั้นอาจสร้างให้ตรงกับวัตถุทุกประการ

โมเลกุลก็เป็นวัตถุสามมิติขนาดเล็กเช่นกัน และส่วนใหญ่ก็เป็นแบบไครัล หลุยส์ ปาสเตอร์ค้นพบสิ่งนี้ในปี พ.ศ. 2391 โมเลกุลไครัลและภาพ สะท้อนในกระจกเรียกว่าอิแนนทิโอเมอร์ คู่หนึ่ง ในเอกภพที่ไม่มีชีวิต คาดว่าอีแนนทิโอเมอร์ของโมเลกุลไครัลจะเกิดขึ้นในส่วนเท่าๆ กัน เรียกว่าสารผสมราซิมิก

โมเลกุลไครัลที่ตรวจพบในฝุ่นและเมฆก๊าซระหว่างดวงดาวคือไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์และในสัปดาห์นี้คือโพรพิลีนออกไซด์

ความจริงที่ทำให้นักวิทยาศาสตร์งงงวยมาหลายชั่วอายุคนก็คือสิ่งมีชีวิตมีนิวคลีโอไทด์ D เท่านั้น! กล่าวอีกนัยหนึ่ง ชีวิตก็คือการรักร่วมเพศ

ในตัวของมันเอง ความเป็นหนึ่งเดียวกันของชีวิตนั้นไม่ใช่เรื่องธรรมดา นักวิทยาศาสตร์ได้แสดงให้เห็นในห้องทดลองว่า DNA และ RNA แบบเฮเทอโรไครัลไม่สามารถทำงานหรือแม้แต่ก่อรูปได้ แต่คำถามสำคัญคือ: ทำไมชีวิตอย่างที่เรารู้จักถึงเป็น D มากกว่า L

อะไรคือกลไกในการกำเนิดชีวิตโดยที่ D โพลิเมอร์ของนิวคลีโอไทด์ถูกเลือกและขยายเป็นโฮโมไคราลิตี้ ในขณะที่สปีชีส์ L สูญพันธุ์

องค์ประกอบหลักอื่นๆ ของชีวิต – กรดอะมิโน – ก็เป็นไครัลเช่นกัน และในกรณีนี้สิ่งมีชีวิตจะใช้เอ็นแนนทิโอเมอร์ L เพียงอย่างเดียว ปีที่แล้ว มีคนเสนอว่า L-glycine ชนิดพิเศษ (glycine ปกติเป็นกรดอะมิโนที่ง่ายที่สุด และไม่ใช่ chiral) อาจช่วยผลิตกรดอะมิโน L อื่นๆ แต่กลไกนี้ไม่สามารถควบคุม D-นิวคลีโอไทด์ของสิ่งมีชีวิต เช่น DNA และ RNA ได้

เพื่อนร่วมงานของฉันและฉันเสนอว่าไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์

เป็นตัวกลางที่ไกล่เกลี่ยการขยายของโพลีนิวคลีโอไทด์ D ส่วนเกินเพียงเล็กน้อยไปสู่ความเป็นเนื้อเดียวกัน

เรารู้ว่าไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์มีอยู่บนดาวอังคาร เอนเซลาดัส และยูโรปา และมันถูกผลิตขึ้นบนโลกยุคโบราณเมื่อกว่า 3.8 พันล้านปีก่อน ซึ่งเป็นช่วงเวลาที่ชีวิตถือกำเนิดขึ้น ดังที่ได้กล่าวมาแล้ว มันถูกตรวจพบนอกระบบสุริยะด้วย

ในการวิจัยก่อนหน้านี้ เราแสดงให้เห็นว่าไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์อาจให้แรงขับเคลื่อนเป็นระยะที่จำเป็นสำหรับชีวิตโปรโตเซลล์ก่อนเซลล์ (“โลก RNA”)

ในการศึกษาล่าสุดของเรา เรามุ่งเน้นไปที่คุณสมบัติที่โดดเด่นอีกอย่างของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์: มันเป็นโมเลกุลไครัลที่เล็กที่สุดและง่ายที่สุด โดยเกิดขึ้นเป็นคู่ของอิแนนทิโอเมอร์ที่เรียกว่า M และ P

ในความเป็นจริง ไครัลออร์แกนิกเปอร์ออกไซด์ถูกนำมาใช้ในห้องปฏิบัติการเพื่อเป็นสื่อกลางในการผลิตโมเลกุลโฮโมไครัล สิ่งนี้บอกเราว่าโดยหลักการแล้ว ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์สามารถทำหน้าที่คล้ายกันได้

เป็นที่เชื่อกันว่า L-amino acid ส่วนเกินเล็กน้อยถูก “ฝนตก” ลงบนพื้นโลกโบราณโดยการทิ้งระเบิดของอุกกาบาตและนักวิทยาศาสตร์พบว่า L-amino acid ที่มากเกินไปเล็กน้อยสามารถกระตุ้นการก่อตัวของสารตั้งต้น D-nucleotide ที่มากเกินไปได้ เราเสนอสิ่งนี้นำไปสู่ ​​D-polynucleotides ที่มากเกินไปเหนือ L-polynucleotides และอคติต่อ D-chains ที่มีความยาวเฉลี่ยมากกว่า L-chains ในโลก RNA

ในซุปดึกดำบรรพ์ อาจเกิดสารไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์หนึ่งหรือสารอื่นๆ มากเกินไปในท้องถิ่น ปฏิสัมพันธ์ที่เฉพาะเจาะจงกับโพลีนิวคลีโอไทด์ทำให้โซ่ L ที่สั้นกว่าไม่เสถียรมากกว่าโซ่ D ที่ยาวและแข็งแรงกว่า

ด้วยสัดส่วนที่มากกว่าของ L-chains ที่มากกว่า D-chains ที่ไม่เสถียร ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์จึงสามารถ “เข้าไปฆ่าได้” โดยมี enantiomer หนึ่งตัว (สมมุติว่า M) ออกซิไดซ์ L-chains เป็นพิเศษ

โดยรวมแล้ว กระบวนการนี้สนับสนุนการเพิ่มเศษส่วนและความยาวเฉลี่ยของ D-chains ที่ค่าใช้จ่ายของ L-species

แต่ตัวไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์เองยังคงเป็นส่วนผสมของราซิมิก โดยเฉลี่ย หมายความว่าเมื่อเวลาผ่านไปและในอวกาศ ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์จะมีความสมดุลของ M และ P อิแนนทิโอเมอร์ ดังนั้นเราจึงมีผลการเสริมแรงเล็กน้อย: เศษส่วน D/P เพิ่มขึ้นในขณะที่เศษส่วน L/M ลดลงเมื่อเวลาผ่านไป

ดังนั้น การเกิดขึ้นของภาวะรักร่วมเพศในตัวเองจึงมอบข้อได้เปรียบที่สำคัญในการจำลองสปีชีส์ RNA

แต่อาจมีชีวิตแบบภาพสะท้อนในกระจกที่ทำจากกรดแอลนิวคลีอิกที่อื่นในเอกภพได้หรือไม่?

ทั้งหมดที่ฉันสามารถพูดได้ในขั้นตอนนี้คือเมื่อมีคนไตร่ตรอง (หรือพยายามที่จะพูด) ในแง่หนึ่ง เราทุกคนเป็นแวมไพร์ สร้างขึ้นจากโมเลกุลที่ไม่มีภาพสะท้อนตามธรรมชาติบนโลกนี้ และค้นหาตลอดไป จักรวาลสำหรับการสะท้อนที่หายไปของเรา

Credit : เว็บสล็อต