NASA -Wissenschaftler wollen ein Rätsel lösen: Warum hat das Leben „links abbiegen“ ermöglicht?

Wann NASA Start ein Raumschiff in einen Asteroiden und warteten geduldig auf ihre Chance, in die Stücke der Stücke zu gehen Zimmer Rock in einem Labor, in der Hoffnung, dass es einige der nachhaltigsten Fragen der Menschheit beantworten würde.

Für Danny Glavin, einen älteren Beispielwissenschaftler, wollte er ein rücksichtsloses Geheimnis in der Arbeit seines Lebens lösen: Warum sind alle bekannten Lebewesen nur auf den linkshändigen Formen von AminosäurenDie Moleküle, die Proteine ​​bauen?

Sein Moment kam fast zehn Jahre später an. Glavin und ein Forscherteam haben das Grit untersucht BestimmenEin kohlenstoffreicher Asteroid aus lose gebundenen Felsbrocken gemachtAber was sie dachten, wirf ihnen einen Curveball. Anstatt einen der führenden Hypothesen zu unterstützen, das das frühe Sonnensystem vorzieht, bevorzugt das linkshändige Sorte und diese Zutaten für primitive Erde überhaupt keine Bevorzugung.

„Ich muss zugeben, dass ich ein bisschen desillusioniert oder enttäuscht war“, sagte Glavin. „Ich fühlte mich wie diese ungültigen 20 Jahre Forschung in unserem Labor und in meiner Karriere.“

Viele Aminosäuren, unabhängig davon, ob sie in Biologie verwendet werden oder nicht, sind in zwei Spiegelbildformen erhältlich. Jedes Molekül hat ein zentrales Kohlenstoffatom mit anderen atomaren Gruppen, die in eine Richtung ausgerichtet sind oder umgekehrt. Diese Eigenschaft, Chiralität genanntIst wie eine linke und rechte Hand: Sie sind ähnlich, aber wenn Sie sie gestapelt haben, würden die Daumen entgegengesetzte Wege heben.

Im Leben der Erde sind die Aminosäuren immer „links gehandelt“ und Zucker, die teilweise das Rückgrat der DNA bilden, sind immer rechts und machen die doppelte Helix die charakteristische Wendung auf der rechten Seite. Die mit beiden gefundene Homogenität ist für Wissenschaftler besonders verwirrend, da die linken und rechtshändigen Versionen all dieser Moleküle in nicht lebenden chemischen Mischungen gleichermaßen erhältlich sind.

Praktisch gesehen, wenn alle organischen Moleküle die umgekehrte Form angenommen haben, kann dies gut funktionieren. Also, wenn das Leben den anderen Weg hätte gehen können, warum nicht? Ist einheitliche „Fähigkeiten“ eine geheime Zutat im Rezept für das Leben und tust es genauer gesagt zu haben Links gehen? Hat die Vorspannung nach links gehandelten Aminosäuren im Kosmos oder später auf diesem Planeten geschehen?

„Eine grundlegende Frage für uns alle ist, ob das Leben so sein musste, wie es ist“, sagt Iris Chen, Professor für chemische und biomolekulare Ingenieurwesen an der UCLA, der nicht an der Asteroidenstudie beteiligt war. „Ist das Universum anfällig für unsere Art von Leben oder ist unsere Biologie das Ergebnis von Unfällen und Zufall?“

Die NASA entschied sich für Carbon -reichen Asteroiden Bennu, um den chemischen Ursprung des Lebens zu untersuchen.
Kredit: NASA

Wissenschaftler wussten früh, dass sie das von der NASAS-Mission von 800 Millionen US-Dollar gesammelte Material kurz zuvor eingesammelt hatten Herkunft, spektrale Interpretation, Ressourcenidentifikation und Sicherheitsregolith ExplorerAnalyse der „Fähigkeit“ einzelner Aminosäuren. Die Mineralfragmente von Bennu können älter sein als das 4,6 -Milliarden -Jahr -Solarzystem. Diese Granulat hätten aus Stardust kommen können Sterbende Sterne oder Supernovae Das führte letztendlich zur Schaffung von Sonne Und Planeten.

Um ihre Studien durchzuführen, brachten sie eine Art „Bennu -Tee“, eine kleine Menge Steine ​​und Staub in Wasser und Säuren, um organische Verbindungen zu extrahieren. Anschließend verwendeten sie Massenspektrometriumtechniken, um organische Moleküle zu identifizieren, einschließlich 14 der 20 Aminosäuren, die Lebensdauer verwenden, um Proteine ​​zu bauen, die genetische Anweisungen durchführen. Einige von Die neuesten Erkenntnisse wurden diese Woche in der Zeitschrift veröffentlicht Naturastronomie.

„Ich muss zugeben, dass ich ein bisschen desillusioniert oder enttäuscht war. Ich fühlte mich als ungültige 20 Jahre Forschung in unserem Labor und in meiner Karriere.“

Forscher haben das in den letzten Jahrzehnten entdeckt Meteoriten – Steine, die den Raum bedeckt haben und umgeben Auf der Erde hatte eine höhere Konzentration an linkshändigen Aminosäuren als Rechtshänder, fast 60 Prozent mehr. Vielleicht haben Weltraumtöpfe die Verbindungen hergestellt, die anschließend chemische Reaktionen in der Nähe der Erde unterzogen wurden Deep -SEA -Öffnungen Die ersten Zellen bilden. Der Rest kann Evolution sein.

Wissenschaftler haben zu den Ergebnissen geführt, in Kombination mit dem Wissen, dass Weltraumtöpfe den Planeten für Eonen bombardiert haben Alte AsteroidenDie Zeitkapseln des Sonnensystems würden auch mehr linke Aminosäuren aufweisen. Wenn das Sonnensystem tatsächlich mehr übrig ist, war polarisiertes Licht im Raum der Täter. Eine leichte Bevorzugung in der Region kann im Laufe der Zeit zu einer größeren Ungleichheit werden.

Wissenschaftler glauben, dass Meteoriten und Planetenkörpergehäuse möglicherweise den Ursprung des Lebens der frühen Erde erbracht haben, einschließlich linken Aminosäuren.
Kredit: NASAs Goddard Space Flight Center Conceptual Image Lab Illustration

Aber die Bennu -Forscher fanden die Linke und beurteilt das gleiche. Jetzt fragt sich Glavin, ob die früheren Studien zu Meteoriten ungültig sind und möglicherweise mit Erdproteinen verschmutzt sind, wenn sie zu Boden fielen. Jason Dworkin, Projektwissenschaftler für die Osiris-Rex-Missionglaubt, dass es einen weiteren Grund geben könnte, Bennu den Trend zu decken.

„Bennu ist ein Beispiel für eine Art zukünftiger Meteoriten, die zu verletzlich ist, um die Landung auf der Erde zu überleben, und so ist es nicht wirklich in unseren Sammlungen“, sagte Dworkin.

Vielleicht ist die Realität, dass das Leben des Lebens durch einen Münzflip bestimmt wurde. Sobald ein erfolgreiches Muster festgelegt worden war, wurde die Vorlage durch die Evolution fortgesetzt. Proteine ​​und Enzyme, kleine Treiber in Zellen, passen wie ein Puzzle zusammen. Wenn das Leben mit linken Aminosäuren nach vorne geraten, hätte es möglicherweise später aufgehört zu arbeiten. Es gibt enorme Vorteile für die Gleichmäßigkeit: Wenn Menschen auf rechtshändigen Aminosäuren basieren, konnten sie keine Pflanzen oder Tierprodukte basierend auf linken Aminosäuren essen und verdauen.

Forscher haben gemacht Spiegelversionen von organischen Proteinen Mit rechtshändigen Aminosäuren in einem Labor. Sie funktionieren auf die gleiche Weise, sind aber viel schwieriger zu zerstören. Enzyme, die sie normalerweise zerlegen würden, werden unbrauchbar gemacht. Genau wie Ihr Haartrockner in einem internationalen Urlaub funktioniert das Tool nicht, wenn der Stecker und der Sockel nicht übereinstimmen.

Ein Diagramm einer linken und rechts gehandelten Version einer Aminosäure aus einem Meteorit.
Kredit: NASA -ilustration

Einige Wissenschaftler, die die Auswirkungen dieses Problems berücksichtigen, haben besorgt über die zukünftige Entwicklung von Spiegelzellen in Laboratorien geäußert. Wenn Menschen mit schädlichen Spiegelbakterien infiziert wurden, ist ihr Immunsystem möglicherweise wehrlos und kann keine Form von Gegenangriff ausgeben. Eine Gruppe von Biologen hat kürzlich geschrieben Ein umfangreiches Papier Über die Risiken, wie von berichtet von Die New York Times.

Trotz der Enttäuschung von Glavin, dass Bennu keine Vorurteile der Chiralität vorgestellt hat, setzt sich die Untersuchung fort. Er und seine Mitarbeiter planen, mehr Asteroidenproben zu studieren, um die Hand anderer Aminosäuren zu untersuchen.

Und es kann einen Silberstreifen geben: Einige Astrobiologen haben vorgeschlagen, unverhältnismäßige Fähigkeiten von Molekülen als Kino. Eine gleichmäßige Mischung aus beiden Typen in einem außerirdischen Monster kann darauf hindeuten, dass Moleküle ohne die Beteiligung von Lebewesen chemisch hergestellt werden. Ein Überschuss eines Typs kann jedoch ein Hinweis auf das außerirdische Leben sein.

„Um ehrlich zu sein, kann es die Suche nach Leben in gewisser Hinsicht erleichtern, da wir nicht das Risiko eines falsch positiven Positives haben“, sagte Glavin. „Wir können glauben (können), dass es Biologie geben kann, wenn es eine Verstärkung des einen oder anderen gibt.“