Διεργασίες που λαμβάνουν χώρα στο διάστημα, και όχι στη Γη, είναι πιθανό να έχουν οδηγήσει τα βιολογικά μόρια να βρίσκονται αποκλειστικά είτε σε μία αριστερόχειρα είτε σε μια δεξιόχειρα μορφή. Αυτό είναι το συμπέρασμα που συνάγεται από τα τελευταία πειράματα που διεξήχθηκαν στις εγκαταστάσεις σύγχροτρον SOLEIL κοντά στο Παρίσι, στα οποία μια σειρά απλών μορίων που βρέθηκαν σε περιοχές σχηματισμού νέων άστρων εκτέθηκαν σε πολωμένη ακτινοβολία, και δημιούργησαν αμινοξέα με μια ανισορροπία των αριστερόχειρων και δεξιόχειρων μορίων.
Τα χέρια στην φύση υπάρχουν σε όλες τις κλίμακες
Τα λεγόμενα χειρόμορφα (chiral) μόρια μπορεί να υπάρχουν σε δύο μορφές, με τη μία να είναι η μη υπερθετική κατοπτρική εικόνα του άλλου, αν και τα δύο έχουν την ίδια χημική σύσταση.
Αν και στα εργαστηριακά πειράματα κυριαρχεί η τάση να παράγονται ίσες ποσότητες από αριστερόχειρες και δεξιόχειρες εκδόσεις ενός δεδομένου χειρόμορφου μορίου, πολλά από τα χειρόμορφα μόρια που βρίσκονται στους ζωντανούς οργανισμούς έρχονται σε μία μόνο ποικιλία. Για παράδειγμα, τα αμινοξέα που συνθέτουν τις πρωτεΐνες υπάρχουν μόνο σε αριστερόχειρα μορφή, ενώ τα σάκχαρα που βρίσκονται στο DNA είναι αποκλειστικά δεξιόχειρα.
Αποτέλεσμα της εξέλιξης
Οι επιστήμονες από καιρό τώρα συζητούν για τους λόγους που συναντούμε αυτή την ασυμμετρία στην ζωντανή ύλη. Κάποιοι ισχυρίζονται ότι κατά την έναρξη της ζωής ήταν παρούσες σε ίσο αριθμό και οι δύο εκδόσεις των χειρόμορφων μορίων και ότι μόνο κατά τη διάρκεια της βιολογικής εξέλιξης συνέβη αυτή η έλλειψη της ισορροπίας. Η άποψη αυτή έχει γίνει όλο και περισσότερο δημοφιλής, ωστόσο, έγινε η διαπίστωση ότι η θεμελιώδης διαδικασία της αναδίπλωσης των πρωτεϊνών φαίνεται να απαιτεί χειρόμορφες ανισορροπίες, ενώ η φύση έχει επιλέξει την αριστερόχειρα ή την δεξιόχειρα μορφή σε κάθε μόριο κατά τη διάρκεια της εξέλιξης, κάτι που συνεπάγεται κάποιες εξαιρετικά περίπλοκες διαδικασίες.
Η πιο πρόσφατη εργασία, που δημοσιεύθηκε στο Astrophysical Journal Letters, δίνει πρόσθετη υποστήριξη της εναλλακτικής άποψης, ότι η ασυμμετρία υπήρχε και πριν από την έναρξη της ζωής. Μια ομάδα φυσικών, αστροφυσικών και χημικών στη Γαλλία, με επικεφαλής τον Louis le Sergeant d’Hendecourt του Πανεπιστημίου του Παρισιού, ακτινοβόλησαν μόρια νερού, αμμωνίας και μεθανόλης σε χαμηλές θερμοκρασίες με χρήση πολωμένου κυκλικά υπεριώδους φωτός. Η ιδέα τους ήταν να αναδημιουργήσουν τις συνθήκες που επικρατούν σε περιοχές σχηματισμού νέων άστρων, όπου έχει παρατηρηθεί εν μέρει κυκλικά πολωμένο φως και να διερευνήσουν την υπόθεση ότι αυτή η πόλωση θα μπορούσε να προκαλέσει μια ανισορροπία στη δημιουργία αριστερόχειρων και δεξιόχειρων εκδόσεων ορισμένων αμινοξέων . Άλλοι ερευνητές είχαν στο παρελθόν παρουσιάσει πειραματικά ότι τα χειρόμορφα οργανικά μόρια μπορούν να δημιουργηθούν σε συνθήκες σαν του διαστήματος, και ότι η οργανική ύλη θα μπορούσε να έχει ως εκ τούτου τις ρίζες της στο διάστημα. Όμως έδειξαν πως δεν θα μπορούσε να προκαλέσει οποιαδήποτε ασυμμετρία, επειδή έλειπε μια κατάλληλη πηγή ακτινοβολίας.
Ο d’Hendecourt και οι συνεργάτες του ανακάλυψαν αυτό που έψαχναν για το ζήτημα αυτό. Η ακτινοβόληση που έκαναν σε ύλη σαν αυτή που συναντάμε στις διαστρικές περιοχές, δημιούργησε ένα οργανικό υπόλειμμα το οποίο περιείχε μια σημαντική ασυμμετρία στο χειρόμορφο αμινοξύ αλανίνη. Συγκεκριμένα, βρήκαν μια μείωση κατά 1,3% ή κατά 0,7% αύξηση του ποσού της αριστερόχειρας αλανίνης, ανάλογα με τον προσανατολισμό του πολωμένου φωτός (με το χαμηλότερο μέγεθος, στη δεύτερη περίπτωση, λένε, να εξηγείται από τη χαμηλότερη συγκέντρωση των φωτονίων, που φθάνουν στο δείγμα). Χρησιμοποιώντας γραμμικά πολωμένο φως, αντίθετα, δεν βρήκαν καμιά αισθητή ασυμμετρία.
Ξύπνημα της χειρομορφίας
Οι ερευνητές συμπεραίνουν, επομένως, ότι είναι δυνατή η δημιουργία “ασύμμετρων μορίων της ζωής" με συνθήκες σαν του διαστήματος, από ένα μείγμα που δεν περιέχει αρχικά καθόλου χειρόμορφες ουσίες. Η ομάδα επισημαίνει ότι το ποσοστό του 1,3% είναι της ίδιας τάξης μεγέθους με το ασύμμετρη κλάσμα των αμινοξέων που ανακαλύφθηκαν σε πρωτόγονους μετεωρίτες και έτσι δίνει πρόσθετο βάρος στην ιδέα ότι η χειρόμορφη ασυμμετρία έχει την προέλευση της στο διάστημα.
Υποστηρίζουν δε ότι τα προηγούμενα εργαστηριακά πειράματα έχουν δείξει ότι μία μικρή ανισορροπία, όπως αυτό μπορεί να οδηγήσει σε ασυμμετρία κατά 100% σε μια χειρόμορφη ουσία, αλλά λένε πως είναι πολύ νωρίς για να γίνουν αντιληπτός με ακρίβεια ο μηχανισμός που δημιουργεί την αρχική ανισορροπία. Δεν είναι σαφές, επισημαίνουν, αν η πολωμένη ακτινοβολία δημιουργεί περισσότερα το ένα είδος ‘χειρομορφίας’ από το άλλο ή αν δημιουργεί ίσες ποσότητες των δύο και στη συνέχεια καταστρέφει τη μία από αυτές πιο εύκολα. Προσθέτουν όμως ότι πρόθεση τους είναι η διεξαγωγή συμπληρωματικών πειραμάτων για την επίλυση αυτού του ζητήματος.
O Laurence Barron, χημικός στο Πανεπιστήμιο της Γλασκόβης, πιστεύει ότι o D’Hendecourt και οι συνάδελφοι του έχουν προβεί σε ένα «πολύ ενδιαφέρον« πείραμα, αλλά επισημαίνει ότι το κυκλικά πολωμένο φως δεν είναι ο μόνος μηχανισμός που έχει προταθεί για να εξηγήσει την ασυμμετρία στην ζώσα ύλη. Μάλιστα, σημειώνει, ότι υπάρχει μια σειρά άλλων υποψηφίων μηχανισμών, συμπεριλαμβανομένης της συνδυασμένης επίδρασης μη πολωμένου φωτός και ενός στατικού μαγνητικού πεδίου, ή του πολωμένο σπιν των ηλεκτρονίων από τη διάσπαση βήτα, ή και ακόμη και την παραβίαση φορτίου-ομοτιμίας. "Εάν αυτή η τελευταία δουλειά έχει να κάνει με την προέλευση της βιολογικής χειρομορφίας δεν είναι σαφές”, συμπληρώνει. "Αλλά σίγουρα αξίζει να ενταχθεί στις μελλοντικές συζητήσεις για αυτό το πρόβλημα."
Πηγή: Physics World
_______________________________________________________________________
Χειρομορφία
Οι δύο παλάμες μας δεν είναι με τον ίδιο τρόπο διαμορφωμένες στο χώρο, παρ’ όλο που έχουν τον ίδιο αριθμό δακτύλων, τοποθετημένων με την ίδια ακριβώς σειρά.
Οι παλάμες μας, δηλαδή, παρ’ όλο που δεν είναι απολύτως ίδιες, έχουν κάποια συγκεκριμένη σχέση μεταξύ τους. Αν το δεξί χέρι πλησιάσει ένα επίπεδο καθρέφτη, το είδωλό του μέσα στον καθρέφτη θα είναι το αριστερό χέρι. Δηλαδή, η διάταξη των δύο χεριών στο χώρο δεν είναι τυχαία, αλλά έχουν σχέση ειδώλου προς αντικείμενο σ’ επίπεδο καθρέφτη. Έτσι λέμε ότι το αριστερό χέρι δε ταυτίζεται με το δεξί (κατοπτρικό είδωλο) με υπέρθεση.
Leave a Comment