Cząsteczki mają swoją ulubioną stronę — i to dość dziwne
Wyobraź sobie, że twoje ciało od samego początku wybrało jedną stronę i trzyma się jej bez wyjątku. Nie chodzi o lewą czy prawą rękę. Chodzi o to, że większość cząsteczek w organizmie występuje tylko w jednej z dwóch możliwych wersji.
Te wersje są swoimi odbiciami lustrzanymi. Wyglądają identycznie, ale nie da się ich na siebie nałożyć bez obracania. Tę właściwość nazywamy chiralnością. I właśnie ona decyduje, że większość aminokwasów w twoim ciele jest lewoskrętna, a cukrów — prawoskrętna.
Zagadka, która trapi naukowców od 150 lat
Przez bardzo długi czas nikt nie wiedział, dlaczego życie wybrało akurat tę jedną stronę. Chemicznie obie wersje są równoważne. Obie mają tę same energie i powinny działać tak samo. Dlaczego więc natura konsekwentnie pomija jedną z nich?
Nie ma jeszcze pełnej odpowiedzi,但科学家最近 odkryli coś interesującego. Za różnicę odpowiada ruch elektronów.
Elektrony kręcą się w cząsteczkach jak spirale
Gdy elektron przechodzi przez cząsteczkę o określonej chiralności, nie idzie straight. W rzeczywistości jego tor przypomina spiralę. Przy lewej i prawiej wersji tej spirali nie są identyczne. W jednej z nich elektron może się co nieco lepiej „wpasować” i bardziej efektywnie uczestniczyć w reakcji.
Jeśli więc w prymitywnej komórce pojawiała się prototeina, która musiałaby pracować, ta, die mit besseren Elektronen-Spiralen passt, hat Vorteil. Im lepiej dopasowane, desto schneller wächst der Vorteil über Millionen Jahre.
Magnetyczne skały mogły być pierwszym filtrem
Miliony lat temu Ziemia była pełna skał zawierających żelazo i magnetyt. Te skały miały własne pola magnetyczne. Badacze sądzą, że właśnie te pola mogły pomagać życiu w wyborze jednej wersji cząsteczek.
Gdy cząsteczka zbliżała się do powierzchni takiego magnetycznego skały, pole magnetyczne wpływa na jej ładunek elektryczny i jednocześnie na spin elektronów. A jeden pole magnezyczne może anziehen die linkshändige Version, a die rechte Version freisetzen.
W ten sposób skały mogły działać jako naturalny filtr. Przez setki milionów lat, po Tausenden von Gesteinsoberflächen hindurch, mógł się powoli powstawać ten Effekt, który heute noch in jedem living thing zu sehen ist.
Co z tego wynika dla praktyki
Jeśli zrozumiemy, jak natura wybrała jedną stronę, będziemy lepiej potrafili zaprojektować leki. Wiele leków wymaga poprawnej chiralności — inaczej nie działają lub nawet są toksyczne. Tyle jest also praktisch.
Ao jeszcze bardziej interesujące jest to, że proces, który wcześniej uważaliśmy za tajemniczy, teraz możemy opisować jako zwykłą fizykę i chemię. Życie nie wybrało lewoskrętnych aminokwasów „bez powodu”. Był mechanismus.
Co dalej
Ta odkrycie pokazuje też, że stare zagadki wciąż mogą być rozwiązywane przez mieszanie kilku dziedzin. Quantum, magnetismus, chemia — wszystko razem.
W ten sposób możemy teraz lepiej zapytać, jak życie może powstać na innych planach.