Üks elu kummalisemaid aspekte Maal ja võib-olla ka mujal kosmoses elades on omadus, mis mõistatab nii keemikuid, biolooge kui ka teoreetilisi füüsikuid. Igal elu molekulaarsel ehitusplokil (aminohapped ja suhkrud) on kaks - mitte identne, vaid peegelpilt. Nii nagu parem käsi peegeldab vasakut, kuid ei mahu kunagi vasakukäelisse kinnasse, on aminohapped ja suhkrud nii parempoolsed kui ka vasakpoolsed. Seda bioloogilise kuju valiku fenomeni nimetatakse kiraalsuseks - kreeka käelisusest.
Maal on elule iseloomulikud aminohapped kõik „vasakukäelised“ ja neid ei saa paremakäeliste doppelgängerite vastu vahetada. Samal ajal on kõik Maa elule iseloomulikud suhkrud “paremakäelised”. Universumis on nii aminohapete kui suhkrute jaoks vastupidised käed, kuid ükski teadaolev bioloogiline eluvorm neid lihtsalt ei kasuta. (Mõned bakterid võivad tegelikult paremakäelisi aminohappeid teisendada vasakukäelisteks, kuid nad ei saa paremakäelisi kasutada nii, nagu nad on.) Teisisõnu, nii suhkrud kui ka aminohapped on Maal homohoraalsed: ühe käega .
Enam kui 4 miljardit aastat tagasi, kui meie koduplaneet oli tulises ja temperamentses nooruses, olid kohal nii bioloogilised ehitusplokid kui ka nende peegelpildid. Tegelikult eksisteerivad mõlemad Maa peal ka tänapäeval koos - lihtsalt mitte elus, nagu me seda tunneme. Kindlasti, kui küpsetate laboratooriumis partii aminohappeid, suhkruid või nende eelkäija molekule, saate alati 50-50 segu vasakust ja paremast. Kuid millegipärast, kui elu tekkis Maa moodustumisele järgnenud lugematul hulgal aastatuhandeid, valiti ainult vasakukäelised aminohapped ja parempoolsed suhkrud.
Kiraalseid molekule on leitud isegi tähtedevahelisest ruumist. Riikliku raadioastronoomia vaatluskeskuse juunis välja kuulutatud maamärkide avastuses tuvastasid teadlased galaktika keskpunktis molekulid, mida saab kasutada parempoolse ja vasakukäelise suhkru konstrueerimiseks. Ehkki neil pole veel aimugi, kas ühelt poolt on rohkem kui teist, leidub leid edasisteks katseteks, mis võiksid käelisuse päritolu rohkem valgustada.
Suured küsimused jäävad endiselt lahendama: kuidas ja miks valis elu oma menüüsse iga olendi konstrueerimiseks ainult ühe kahest peegelpildist? Kas elu nõuab oma alguse saamiseks homohoorsust või võiksid olemas olla sellised eluvormid, mis kasutavad nii maiseid ehitusplokke kui ka nende muutuvaid egosid? Kas homohomaalsuse seemned pärinesid tähtedevahelise kosmose sügavusest või arenesid nad välja siin Maa peal?
OSIRIS-RExi kontseptuaalne pilt. (NASA / Goddard / Arizona ülikool) Jason Dworkin, kes juhib NASA Goddardi kosmoselennukeskuse asterokeemialaborit Greenbeltis, Maryland, ütleb, et teadlastele, kes üritavad neile küsimustele vastata, on üks väljakutse see, et „varane maakera on kadunud ja meil on rida väga-väga vähe tõendeid milline see oli. ”Neli või nii miljardit aastat kestnud vulkaanipursked, maavärinad, meteooripommitused ja muidugi ka elu enda sügav geoloogiline mõju on planeedi nii ümber kujundanud, et on peaaegu võimatu teada, kuidas Maa välja nägi elu algas. Seetõttu keskenduvad Dworkini uurimisrühm ja paljud tema NASA kolleegid meteoriitidele - kosmoseprügi jäänustele, mis leiavad tee tahkele maapinnale.
"Need on 4, 5 miljardi aasta tagused ajakapslid, " ütleb Dworkin. "Nii et see, mida me meteoriitides praegu kogume, on väga sarnane sellele, mida toona Maa peal vihma sadas."
Dworkin on ka juhtiv valitsuse teadlane OSIRIS-RExi missioonil Maa lähedal asteroidis Bennu. Missioon, mis alustab selle aasta septembris, kulutab umbes aasta asteroidi mõõtmisele, et paremini mõista, kuidas see meie päikesesüsteemi kaudu liigub. Kui kosmoseaparaadi aeg Bennuga käes on, kogub ta ülima auhinna: asteroidi pinnalt võetud proovi, mille ta 2023. aastal Maale tagasi toob, et teadlased saaksid uurida selle keemilist koostist. "Kõik, mida me teeme, toetab selle ühe proovi saamist, " ütleb Dworkin.
Teadlased valisid Bennu osaliselt seetõttu, et see sarnaneb spetsiaalselt meteoriiditüübiga, mis pakub intrigeerivat (ehkki mitte mingil juhul veenvat) vihjet homohomaalsuse päritolu kohta. Paljud meteoriidid sisaldavad süsinikul põhinevaid molekule, sealhulgas aminohappeid ja suhkruid, mis on just eluks sobivad koostisosad. Dworkini grupp analüüsis nende “orgaaniliste” ühendite koostist kümnetes meteoriitides ja jõudis üllatavale järeldusele. Sageli leiti näiteks aminohappe vasak- ja parempoolset versiooni võrdsetes kogustes - täpselt selles, mida võiks oodata. Kuid paljudel juhtudel leiti üks või mitu orgaanilist molekuli ühe käe liiaga, mõnikord väga suure liigiga. Kõigil neil juhtudel ja igas meteoriidis, mida seni on uurinud teised selle ala teadlased, oli üleliigne molekul vasakukäeline aminohape, mida leidub eranditult Maal.
Dworkin ütleb, et Bennu valim võib selle nähtuse kohta veelgi kindlamaid tõendeid pakkuda. "Erinevalt meteoriitidest, mis üks langeb maapinnale ja saastatakse seejärel ning kaks on oma vanemast kehast eraldi, " teavad Bennu teadlased täpselt, kust asteroidil proov pärineb. Nad võtavad "erakorralisi abinõusid", mis kinnitavad, et miski Maa bioloogiast ei saa proovi saastata. "Nii et kui saame 2023. aastal need (loodetavasti) aminohapete ülejäägid Bennu proovis, võime olla kindlad, et see pole pärit saastumisest, " ütleb Dworkin.
Senised tõendid meteoriitide kohta viitavad sellele, et võib-olla on olemas viis, kuidas homohoraalsust ilma eluta luua. Dworkin ütleb siiski: “Me ei tea, kas homokeraalsuse ja eluga seotud keemia pärines meteoriitidest, maakera protsessidest või võib-olla mõlemast.” Samuti on endiselt küsimus, kuidas ja miks see liig tekkis meteoriit või selle asteroidi lähte või varakult Maa peal.
Hüpoteese on palju. Näiteks meie galaktika küljest leitud polariseeritud valgus võib väikese, kuid märgatava koguse abil hävitada paljude aminohapete parempoolse versiooni. Vasakukäelise aminohappe väikest liigsust tuleks siis Maa peal elavate organismide tasemele jõudmiseks drastiliselt võimendada.
Just see võimendusprotsess intrigeerib Donna Blackmondi Californias La Jolla Scripps Research Institute'is. Blackmond on peaaegu kogu oma karjääri vältel uurinud võimalikke homohomaalsuse keemilisi algupäraseid aineid. "Ma arvan, et see saab olema mingi keemiliste ja füüsikaliste protsesside kombinatsioon, " ütleb ta. Blackmondi grupp püüab praegu teada saada, kuidas varakult Maa peal toimuvad keemilised reaktsioonid võisid mõjutada ainult elu alustalade tootmist. 2006. aastal näitas tema meeskond, et nad suudavad alates väikesest liigsest võimendada ainult vasakpoolset aminohapet. 2011. aastal näitasid nad, et võimendatud aminohapet saab seejärel kasutada RNA eelkäija tohutu ülejäägi tootmiseks, mille teeb parempoolseks küljes olev suhkur. (Paljud teadlased peavad RNA-d algseks bioloogiliseks molekuliks.) Blackmond ja paljud teised keemikud on seda tüüpi keemias edusamme teinud, kuid kõigist olemasolevatest keemiatest ja tingimustest on võimalik veel modelleerida. asteroidil või noorukite planeedil.
Blackmond tõdeb ka, et pole kaugeltki selge, et elu vajas oma alguse saamiseks täielikku homogeensust. "Üks tõeline äärmus oleks öelda, et kunagi ei saa midagi juhtuda, kuni meil pole täiesti homohüraalne ehitusplokkide bassein, ja ma arvan, et see on ilmselt liiga ekstreemne, " ütleb ta. „Võiksime hakata tootma infotüüpi polümeere” - nagu DNA ja RNA - „võib-olla juba enne, kui meil oli homokeraalsus.” Praegu saavad kõik teadlased teha vaid küsimusi molekulide kohta siin Maal ja meid ümbritsevate taevakehade kohta. Lootuses selle pusle veel ühe detaili lahti saada, arendavad teadlased nüüd uusi tehnoloogiaid, et teha kindlaks, kas tähtedevahelises ruumis on ühe käe liiasid.
Vahepeal jätkub elu Maal, salapärane ja asümmeetriline nagu kunagi varem.
