Vücudunuzun Molekülleri Elini Seçmiş—Ve Bu Çok Garip

Biyoloji dersinde öğrendiğiniz şeyleri yeniden düşünmeniz gerekecek: vücudunuzdaki neredeyse bütün moleküllerin tercih ettiği bir yönü vardır. Bu, ellerinizin ayna görüntüsü gibi olmaktan daha ötedir—molekülleriniz gerçekten aynı olan ayna görüntüsüdür, ama bir şekilde vücudunuz bir versiyonu seçmiş ve buna katı katı bağlı kalmıştır.

Şöyle düşünün. Ellerinizi kaldırın, avuçlar aynı yöne baksın. Mükemmel ayna görüntüsü gibi görünüyor, değil mi? Ama şimdi onları döndürmeden üst üste koymaya çalışın. Başparmak uçları eşleşmiyor. Yüzüklü parmak uçları uymuyor. Ayna görüntüsü olsalar da, birbirinin yerine geçebilir değillerdir. Buna kiralik denir ve moleküler dünyada büyük önem taşır.

Bilimi 150 Yıl Boyu Uğraştıran Soru

Bilim insanları uzun süredir hayatın kiralikten obsesif derecede hoşlanmasını biliyordu. Amino asitleriniz? Hemen hemen hep sol-elelli. Şekerleriniz? Hemen hemen hiç istisna olmaksızın sağ-elelli. Sanki hayat bir karar almış, "Yalnızca doğru versiyonu kullanacağız," demiş ve bunu milyarlarca yıl boyunca uygulamıştır.

Araştırmacıları gece uyutmayan soru şuydu: neden? Bir molekülün her iki versiyonu—bilim insanlarının enantiomer dediği şey—kimyasal açıdan özdeş olması gerekir. Aynı enerjiye sahip. Aynı şekilde davranması lazım. Öyleyse doğa neden favori seçer?

Elektron Dönüşü Twist'i

İşte burada gerçekten akıllı bir mekanizma ortaya çıkıyor. Fizikçilerin bir ekibi geçenlerde bunu anladı: tüm sıkıntı elektronların bu moleküller içinde dönerken nasıl hareket ettiğine bağlı. Kelimesi kelimesine.

Elektronlar bir kiral molekülün içinden hızla geçerken, düz bir çizgide gitmezler—giderken dönüyorlar (bunu spiral bir hareket gibi düşünün). İşin ilginç yanı: sol-elelli ve sağ-elelli molekül versiyonları ayna görüntüsü olsa da, bunların içinden dönerken geçen elektronlar birbirini mükemmel şekilde yansıtmaz. Bir versiyon, elektronları işini biraz daha verimli kılacak şekilde döndürüyor olabilir.

Öyleyse eğer ilk hücrelerde çalışan bir protein veya enzimseniz, hangisi daha iyi çalışırsa ona yönelirsiniz. Milyonlar süren zamanlar içinde, bu muazzam bir avantajdır.

Eski Manyetik Kayalar Bütün Hikayeyi Başlatmış Olabilir

İşte hikaye buradan gerçekten ilginçleşiyor. Milyarlarca yıl önce, hayat yeni başlarken, Dünya manyetik kayalarla kaplıydı—demir, magnetit, her türden doğal manyetik malzeme. Araştırmacılar bu kayaların aracılık yapmış olabileceğini düşünüyorlar.

Hayal edin: bir manyetik kayanın kuzey ve güney kutupları farklı yönlere bakıyor. Bir kiral molekül yaklaştığında, harika bir şey olur: manyetik alan, molekülün elektrik yükünü ve elektron dönüşünü polarize eder. Hangi kutbun yukarı baktığına bağlı olarak, kaya bir filtre görevi görür—bir molekül versiyonunu çekerken diğerini serbest bırakır.

Sanki doğanın kendi kalite kontrol sistemi. Bir manyetik kaya yüzey sol-elelli amino asitleri seçerken, sağ-elelli versiyonlarını reddedebilir. Veya tam tersi. Bunu milyarlarca yıl boyunca, sayısız kayalar üzerinde tekrar tekrar yapın, ortaya çıkan dünya belli bir ellelliğe tutarlı şekilde bağlı kalır.

Bu Neden Önemli

Bu soyut bir kafa egzersizi değildir. Hayatın neden tercih ettiği moleküler elliliği anlamak, gerçekten işleyen ilaçlar yapmamıza yardımcı olabilir (hatırlayın, bir ilacın yanlış-elelli versiyonu hiç çalışmayabilir). Ayrıca hayatın nasıl başladığını daha iyi anlamamızı sağlar—gizli bir şekilde değil, anlayabileceğimiz fizik ve kimya aracılığıyla.

Üstelik, eski çağlarda su içinde yatmış paslanmış bir kayanın, kendinden sonra gelen her canlı şeyin sahnesini hazırlamış olması gerçekten harika. Hayat, "sol-elelli amino asitleri" rastgele seçmedi. Bir nedeni vardı. Bir mekanizması vardı. Ve her zaman gözümüzün içinde duruyordu.

Daha Geniş Bakış

Bu keşif, bilim insanlarının neden bu eski bilmecelerine bu kadar takıntılı olduğunun hatırlatması. Homokiralik—hayatın bir-elelli molekülleri tercih etmesi—150 yıldır bir gizemdir. Bunu çözmeye kimsenin çalışmadığı değil. Cevap, birden çok fizik katmanını anlama gerektiriyordu: kuantum mekaniği, manyetizm, elektron davranışı ve kimya hep birlikte işliyordu.

Sonunda nedeni anladığımıza göre, daha iyi sorular sorabiliriz. Bu bize diğer gezegenlerde hayatın nasıl ortaya çıkabileceği hakkında ne söyler? Bu bilgiyi daha iyi moleküller üretmek için kullanabilir miydik? Manyetik alanlar evrimde düşündüğümüzden daha büyük bir rol oynamış olabilir mi?

Bilimin güzelliği budur. Bir bilmeceyi çözmek, daima on tane yenisini açar.