Αστεροειδής Bennu: Θέτει υπό αμφισβήτηση μακροχρόνια θεωρία για τα δομικά στοιχεία της ζωής!

Όταν η NASA εκτόξευσε το OSIRIS-REx στον αστεροειδή Bennu, οι επιστήμονες περίμεναν υπομονετικά την ευκαιρία να εξετάσουν κομμάτια του διαστημικού βράχου σε ένα εργαστήριο, ελπίζοντας ότι θα απαντούσαν σε μερικά από τα πιο διαχρονικά ερωτήματα της Ανθρωπότητας. Για τον Danny Glavin, έναν ανώτερο επιστήμονα δειγματοληψίας, ήθελε να λύσει ένα αδυσώπητο μυστήριο στο έργο της ζωής του: Γιατί όλα τα γνωστά έμβια όντα βασίζονται μόνο στις αριστερόστροφες μορφές των αμινοξέων, των μορίων που δομούν τις πρωτεΐνες;

Η στιγμή που περίμενε έφτασε σχεδόν μια δεκαετία αργότερα. Ο Glavin και μια ομάδα ερευνητών εξέτασαν τα δείγματα από τον Bennu, έναν πλούσιο σε άνθρακα αστεροειδή που αποτελείται από χαλαρά συνδεδεμένους ογκόλιθους, αλλά αυτό που βρήκαν τους μπέρδεψε ακόμη περισσότερο. Αντί τα δείγματα να υποστηρίξουν μία από τις επικρατέστερες θεωρίες, δηλαδή ότι το πρώιμο Ηλιακό Σύστημα ευνοούσε την αριστερόστροφη επιλογή και έφερε αυτά τα συστατικά στην πρωτόγονη Γη, το υλικό δεν έδειξε καμία απολύτως προτίμηση.

«Πρέπει να παραδεχτώ ότι ήμουν λίγο απογοητευμένος», δήλωσε ο Glavin. «Ένιωσα ότι αυτό ακύρωσε 20 χρόνια έρευνας στο εργαστήριό μας και την καριέρα μου».

Πολλά αμινοξέα, είτε χρησιμοποιούνται στη Βιολογία είτε όχι, υπάρχουν σε δύο κατοπτρικές μορφές. Κάθε μόριο έχει ένα κεντρικό άτομο άνθρακα με άλλες ομάδες ατόμων προσαρτημένες, προσανατολισμένες προς τη μία ή την αντίθετη κατεύθυνση. Αυτή η ιδιότητα, που ονομάζεται χειρικότητα, είναι σαν ένα αριστερό και ένα δεξί χέρι: Είναι παρόμοια, αλλά αν τα στοιβάζαμε, οι αντίχειρες θα κοιτούσαν προς αντίθετες κατευθύνσεις.

Στη Γη, τα αμινοξέα είναι πάντα αριστερόστροφα και τα σάκχαρα, που αποτελούν εν μέρει τη ραχοκοκαλιά του DNA, είναι πάντα δεξιόστροφα, δίνοντας στη διπλή έλικα την χαρακτηριστική δεξιόστροφη φορά της. Η ομοιογένεια που εντοπίζεται και στα δύο προκαλεί ιδιαίτερη σύγχυση στους επιστήμονες, επειδή οι αριστερόστροφες και οι δεξιόστροφες εκδοχές όλων αυτών των μορίων είναι εξίσου διαθέσιμες σε μη ζωντανά χημικά μείγματα.

Πρακτικά, αν όλα τα βιολογικά μόρια έπαιρναν την αντίστροφη μορφή, αυτό θα μπορούσε να λειτουργήσει χωρίς προβλήματα. Αν λοιπόν η ζωή θα μπορούσε να έχει πάρει τον άλλο δρόμο, γιατί δεν το έκανε; Μήπως η ομοιόμορφη «χειρομορφία» είναι ένα μυστικό συστατικό στη συνταγή της ζωής, και πιο συγκεκριμένα, έπρεπε να στρίψει αριστερά; Ξεκίνησε η προτίμηση προς τα αριστερόστροφα αμινοξέα στο Σύμπαν ή συνέβη αργότερα σε αυτόν τον πλανήτη;

«Ένα θεμελιώδες ερώτημα για όλους μας είναι αν η ζωή έπρεπε να γίνει όπως είναι», δήλωσε η Iris Chen, καθηγήτρια χημικής και βιομοριακής μηχανικής στο UCLA, η οποία δεν συμμετείχε στη μελέτη των δειγμάτων του αστεροειδούς. «Είναι το Σύμπαν προδιαγεγραμμένο για το είδος της ζωής μας ή η βιολογία μας είναι αποτέλεσμα ατυχημάτων και τύχης;»

Οι επιστήμονες γνώριζαν από νωρίς ότι θα χρησιμοποιούσαν το υλικό που συνέλεξε η αποστολή OSIRIS-REx της NASA, η οποία κόστισε 800 εκατομμύρια δολάρια, για να αναλύσουν την χειρικότητα των μεμονωμένων αμινοξέων. Τα ορυκτά θραύσματα του Bennu θα μπορούσαν να είναι παλαιότερα από το Ηλιακό Σύστημα ηλικίας 4,6 δισεκατομμυρίων ετών. Αυτοί οι κόκκοι αστρόσκονης θα μπορούσαν να προέρχονται από ετοιμοθάνατους αστέρες ή υπερκαινοφανείς που οδήγησαν τελικά στη δημιουργία του Ήλιου και των πλανητών.

Για να πραγματοποιήσουν τη μελέτη τους έβρασαν μια μικρή ποσότητα των βράχων και της σκόνης του αστεροειδή Bennu σε νερό και οξέα για να εξάγουν οργανικές ενώσεις. Στη συνέχεια, χρησιμοποίησαν τεχνικές φασματομετρίας μάζας για να ταυτοποιήσουν οργανικά μόρια, συμπεριλαμβανομένων 14 από τα 20 αμινοξέα που χρησιμοποιεί η ζωή για τη δημιουργία πρωτεϊνών, οι οποίες εκτελούν τις γενετικές οδηγίες.

Τις τελευταίες δεκαετίες, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι οι μετεωρίτες είχαν μεγαλύτερη συγκέντρωση αριστερόστροφων αμινοξέων από ό,τι δεξιόστροφων, περίπου 60% περισσότερο.Ίσως οι διαστημικοί βράχοι να παρέδωσαν τις ενώσεις που στη συνέχεια υπέστησαν χημικές αντιδράσεις κοντά στις βαθιές θαλάσσιες πηγές της Γης για να σχηματίσουν τα πρώτα κύτταρα. Τα υπόλοιπα ενδεχομένως οφείλονται στην εξέλιξη.

Τα αποτελέσματα αυτά, σε συνδυασμό με τη γνώση ότι διαστημικοί βράχοι βομβαρδίζουν τον πλανήτη εδώ και αιώνες, οδήγησαν τους επιστήμονες να πιστεύουν ότι οι αρχαίοι αστεροειδείς, οι χρονοκάψουλες του Ηλιακού Συστήματος, θα αποκάλυπταν επίσης περισσότερα αριστερόστροφα αμινοξέα. Αν το Ηλιακό Σύστημα όντως φιλοξενεί περισσότερα αριστερόστροφα, ίσως το πολωμένο φως στο Διάστημα να είναι ο ένοχος.

Ωστόσο, οι ερευνητές του Bennu βρήκαν αριστερόστροφα και δεξιόστροφα αμινοξέα να αναμειγνύονται εξίσου. Τώρα ο Glavin αναρωτιέται αν οι προηγούμενες μελέτες για τους μετεωρίτες είναι άκυρες, ίσως μολυσμένες με γήινες πρωτεΐνες όταν έπεσαν στο έδαφος. Ο Jason Dworkin, επιστήμονας προγράμματος για την αποστολή OSIRIS-Rex, πιστεύει ότι μπορεί να υπάρχει ένας διαφορετικός λόγος που ο Bennu αντιτίθεται σε αυτή την τάση.

«Ο Bennu είναι ένα παράδειγμα ενός τύπου μελλοντικού μετεωρίτη που είναι πολύ εύθραυστος για να επιβιώσει από την πρόσκρουση στη Γη, και έτσι δεν βρίσκεται πραγματικά στις συλλογές μας», δήλωσε ο Dworkin.

Ίσως η πραγματικότητα να είναι ότι ο σχεδιασμός της ζωής καθορίστηκε στην τύχη. Μόλις καθιερώθηκε ένα επιτυχημένο μοτίβο, το πρότυπο συνεχίστηκε μέσω της εξέλιξης. Οι πρωτεΐνες και τα ένζυμα, μικροσκοπικοί οδηγοί στο εσωτερικό των κυττάρων, ταιριάζουν μεταξύ τους σαν παζλ. Αν η ζωή εμφανίστηκε με αριστερόστροφα αμινοξέα, η μετάβαση σε δεξιόστροφα αμινοξέα αργότερα μπορεί να σταματούσε τη λειτουργία των πάντων. Υπάρχουν τεράστια πλεονεκτήματα της ομοιομορφίας: Αν οι άνθρωποι βασίζονταν σε δεξιόστροφα αμινοξέα, δεν θα μπορούσαν να φάνε και να χωνέψουν φυτά ή ζωικά προϊόντα που βασίζονται σε αριστερόστροφα αμινοξέα.

Ερευνητές έχουν κατασκευάσει στο εργαστήριο κατοπτρικές εκδοχές βιολογικών πρωτεϊνών με δεξιόστροφα αμινοξέα. Λειτουργούν παρόμοια, αλλά είναι πολύ πιο δύσκολο να καταστραφούν. Τα ένζυμα που τυπικά θα τις διέσπαζαν καθίστανται άχρηστα.

Ορισμένοι επιστήμονες που εξετάζουν τις επιπτώσεις αυτού του προβλήματος έχουν εκφράσει ανησυχίες σχετικά με τη μελλοντική ανάπτυξη κατοπτρικών κυττάρων στα εργαστήρια. Αν οι άνθρωποι μολυνθούν με επιβλαβή κατοπτρικά βακτήρια, το ανοσοποιητικό τους σύστημα θα μπορούσε να είναι ανυπεράσπιστο, ανίκανο να διεξάγει κάθε είδους αντεπίθεση.

[via]