Kosmiczna podróż aminokwasów

Każdy aminokwas może występować w dwóch konfiguracjach – lewo- i prawoskrętnej, oznaczanych zazwyczaj odpowiednio L i R. I tak też aminokwasy wykrywane w przestrzeni kosmicznej dzielą się mniej więcej po połowie. Podobnie sytuacja przedstawia się w laboratorium – chemicy otrzymują w zasadzie mieszaninę obu form w równych proporcjach. I z chemicznego punktu widzenia aminokwasy te niczym się między sobą nie różnią; do ich rozdzielenia trzeba zaprząc fizykę. Wtedy okazuje się, że skręcają one światło spolaryzowane o ten sam kąt, lecz w przeciwnych kierunkach.

Jednak z jakichś przyczyn życie na Ziemi oparło się na formie lewoskrętnej i właściwie tylko takie aminokwasy budują ziemskie białka. Bakteria i sekwoja, ameba i szympans, muchomor i meduza, mucha i człowiek – wszystkie te organizmy znają jedynie aminokwasy lewoskrętne. I żaden chemik nie potrafi dać odpowiedzi na pytanie o przyczynę tego zjawiska. Czy w momencie powstawania życia na Ziemi nie było formy prawoskrętnej? A może istniały równolegle obydwie postacie, ale życie z jakiegoś powodu wybrało jedną z nich? A to wszystko przez przypadek czy z jakiegoś konkretnego, acz nieznanego powodu?

Odpowiedź z kosmosu?

Już od długiego czasu powszechna była opinia, że wyjaśnienie może znajdować się w przestrzeni kosmicznej. Obecność najprostszego z aminokwasów budujących białka, glicyny, została wykryta w materii międzygwiezdnej dzięki spektroskopii. Natomiast 28 września 1969 roku w okolicach australijskiej miejcowości Murchison spadł meteoryt z grupy chondrytów węglistych (typu CM). Naukowcy z Holandii, Wielkiej Brytanii i Stanów Zjednoczonych ustalili, że pochodzi on sprzed 4,5 miliarda lat, czyli sprzed czasu powstania życia na Ziemi. A znaleziony w nim materiał zawiera cząsteczki uracylu i ksantyny - zasad azotowych wchodzących w skład nukleotydów, prekursorów molekuł tworzących RNA i DNA. Co więcej, znaleziono na nim około 70 aminokwasów, z czego 8 wchodzących w skład białek budujących ziemskie organizmy żywe. Mogły być to więc cegiełki, z których korzystała nasza chemia prebiotyczna.

Czy te składniki wyjściowe były lewoskrętne? Ostatnio zespół chemików ze znajdującego się w pobliży Chicago Argonne National Laboratory kierowany przez Richarda Rosenberga odkrył mechanizm fizyczny, w wyniku którego w przestrzeni kosmicznej, w odpowiednim polu magnetycznym i pod działaniem promieni rentgenowskich, może powstać mieszanina nieracemiczna, czyli zawierająca nie dwa a jeden enancjomer. W naszym przypadku – na przykład aminokwasy lewoskrętne z zupełnym wykluczeniem tych prawoskrętnych.

Daniel Glavin i Jason Dworkin z Goddard Space Flight Center (NASA) rozpatrzyli to zagadnienie pod innym kątem i przebadali większą ilość meteorytów, w tym ten z Murchison i z Orgueil, który spadł w 1864 roku na francuską miejscowość o tejże nazwie. To również chondryt węglisty, lecz innego typu (CI), uważany za bardziej pierwotny. Zastosowana do badań metoda chromatografii przyniosła zupełnie nieoczekiwane rewelacje. Jeden z aminokwasów, izowalina, w materiale pobranym zarówno z Murchison jak i Orgueil objawia znaczną przewagę formy lewoskrętnej nad prawoskrętną! Odpowiednio jest to 18,5% (± 2,6%) i 15,2% (± 4,0%). Przy czym w najprostszych z badanych meteorytów – typu CR – nie odnotowano żadnego zachwiania równowagi w proporcjach enencjomerów.

Według naukowców bardzo prawdopodobne jest, że meteoryty przyniosły na Ziemię nie tylko przewagę formy lewoskrętnej izowaliny, ale również i innych aminokwasów, jednak czas nie pozwolił im przetrwać do dzisiaj. Mechanizmy chemiczne prowadzące do formowania się życia mogły więc oprzeć się na formie lewoskrętnej ze względu na jej większą powszechność. A my, jak i wszystkie organizmy żywe na Ziemi, przechowujemy w sobie ślady jakiegoś zjawiska fizycznego, które kilka miliardów lat temu gdzieś w przestrzeni kosmicznej doprowadziło do powstania tego braku równowagi.