Lustrzane życie

Życie w lustrze (zwane także życiem w lustrzanym odbiciu ) to hipotetyczna forma życia z odbijanymi w lustrze cząsteczkami budulcowymi. Możliwość życia lustrzanego została po raz pierwszy omówiona przez Louisa Pasteura . Chociaż ta alternatywna forma życia nie została odkryta w naturze, trwają już prace nad zbudowaniem lustrzanego odbicia biologicznej maszynerii molekularnej.

homochiralność

Wiele cząsteczek niezbędnych do życia na Ziemi może istnieć w dwóch lustrzanych odbiciach, określanych jako „lewoskrętne” i „prawoskrętne”, ale żywe organizmy nie używają obu. Białka składają się wyłącznie z lewoskrętnych aminokwasów ; RNA i DNA zawierają tylko cukry prawoskrętne . Zjawisko to znane jest jako homochiralność . Nie wiadomo, czy homochiralność pojawiła się przed życiem, czy po nim, czy elementy budulcowe życia muszą mieć tę szczególną chiralność, ani też czy życie musi być homochiralne. Łańcuchy białkowe zbudowane z aminokwasów o mieszanej chiralności zwykle nie fałdują się ani nie działają jako katalizatory, ale skonstruowano białka będące lustrzanym odbiciem, które działają tak samo, ale na substratach o przeciwnych stronach.

Koncepcja

Hipotetycznie możliwe jest odtworzenie całego ekosystemu od dołu do góry, w formie lustrzanej.

Postępy w biologii syntetycznej , takie jak syntetyzowanie wirusów od 2002 r., częściowo syntetycznych bakterii w 2010 r. czy syntetycznych rybosomów w 2013 r., mogą doprowadzić do możliwości pełnej syntezy żywej komórki z małych cząsteczek, gdzie moglibyśmy użyć wersji lustrzanego odbicia ( enancjomerów ) molekuły budulcowe życia zamiast standardowych. Niektóre białka zostały zsyntetyzowane w wersjach lustrzanego odbicia, w tym polimeraza w 2016 roku.

Rekonstrukcja regularnych form życia w formie lustrzanego odbicia, przy użyciu lustrzanego odbicia (chiralnego) odbicia ich składników komórkowych, może zostać osiągnięta poprzez zastąpienie lewoskrętnych aminokwasów prawoskrętnymi, w celu stworzenia lustrzanych odbić wszystkich regularnych białek. Analogicznie moglibyśmy otrzymać odbite cukry, DNA itp., na których odbite enzymy zadziałałyby doskonale. W końcu otrzymalibyśmy normalnie funkcjonujące lustrzane odbicie naturalnego organizmu — chiralnego odpowiednika organizmu.

Siła elektromagnetyczna (chemia) pozostaje niezmieniona przy takiej transformacji odbicia molekularnego ( P-symetria ). Istnieje niewielka zmiana słabych oddziaływań pod wpływem odbicia, która może powodować bardzo małe poprawki, ale te poprawki są o wiele rzędów wielkości mniejsze niż szum termiczny - prawie na pewno zbyt małe, aby zmienić jakąkolwiek biochemię. Istnieją jednak również teorie, że słabe interakcje mogą mieć większy wpływ na dłuższe łańcuchy kwasów nukleinowych lub białek, powodując znacznie mniej wydajną konwersję lustrzanych rybozymów lub enzymów niż normalne rybozymy lub enzymy.

Lustrzane zwierzęta musiałyby żywić się odbitym pokarmem, produkowanym przez odbite rośliny. Wirusy lustrzane nie byłyby w stanie atakować naturalnych komórek, tak jak naturalne wirusy nie byłyby w stanie atakować komórek lustrzanych.

Lustrzane życie niesie ze sobą potencjalne niebezpieczeństwa. Na przykład chiralno-lustrzana wersja cyjanobakterii , która potrzebuje tylko achiralnych składników odżywczych i światła do fotosyntezy , mogłaby przejąć ekosystem Ziemi z powodu braku naturalnych wrogów, zaburzając dół łańcucha pokarmowego, produkując lustrzane wersje wymaganych cukrów. Niektóre bakterie mogą trawić L-glukozę ; takie wyjątki dawałyby niektórym rzadkim formom życia nieoczekiwaną przewagę.

Aplikacje bezpośrednie

Bezpośrednim zastosowaniem organizmów lustrzano-chiralnych może być masowa produkcja enancjomerów (odbicie lustrzane) cząsteczek wytwarzanych przez normalne życie.

• Leki enancjomeryczne - niektóre farmaceutyki mają różne działanie w zależności od postaci enancjomerycznej,
• Aptamery ( aptamery kwasu L - rybonukleinowego): „To sprawia, że ​​biochemia lustrzanego odbicia jest potencjalnie lukratywnym biznesem. Jedną z firm, która ma taką nadzieję, jest Noxxon Pharma w Berlinie. Wykorzystuje pracochłonną syntezę chemiczną do tworzenia lustrzanych odbić krótkich nici DNA lub RNA zwane aptamerami, które wiążą się z celami terapeutycznymi, takimi jak białka w organizmie, blokując ich aktywność.Firma ma kilku kandydatów na lustrzane aptamery w badaniach na ludziach dotyczących chorób, w tym raka.Chodzi o to, że ich skuteczność można poprawić, ponieważ nie ulegają degradacji przez enzymy organizmu. Proces replikacji lustrzanego odbicia DNA może zapewnić znacznie łatwiejszą drogę do wytworzenia aptamerów, mówi Sven Klussmann, dyrektor naukowy Noxxon Pharma.
• L-glukoza , enancjomer standardowej glukozy , dla którego testy wykazały, że smakuje jak standardowy cukier, ale nie jest metabolizowany w ten sam sposób. Jednak nigdy nie został wprowadzony do obrotu z powodu nadmiernych kosztów produkcji. Nowsze badania pozwalają na tanią produkcję z wysoką wydajnością, jednak autorzy stwierdzają, że nie nadaje się jako słodzik ze względu na działanie przeczyszczające.

W fikcji

Stworzenie lustrzanego człowieka jest podstawą opowiadania Arthura C. Clarke'a „ Błąd techniczny ” z 1950 roku z The Collected Stories . W tej historii fizyczny wypadek przekształca osobę w jej lustrzane odbicie, spekulatywnie wyjaśnione podróżą przez czwarty fizyczny wymiar.

W powieści Star Trek z 1970 roku Spock Must Die! autorstwa Jamesa Blisha, oficera naukowego USS Enterprise, zostaje zreplikowany w formie lustrzanej przez nieszczęśliwy wypadek transportera. Zamyka się w izbie chorych, gdzie jest w stanie zsyntetyzować lustrzane formy podstawowych składników odżywczych potrzebnych mu do przeżycia.

Obca maszyna, która odwraca chiralność, i symbiont krwi, który działa prawidłowo tylko w jednej chiralności, były centralnym punktem powieści Rogera Zelaznego z 1976 roku Doorways in the Sand .

Na tytułowej planecie z powieści Sheri S. Tepper Grass z 1989 roku niektóre formy życia ewoluowały, wykorzystując prawoskrętny izomer alaniny .

W serii Mass Effect chiralność aminokwasów w artykułach spożywczych jest często omawiana zarówno w dialogach, jak iw plikach encyklopedycznych.

W powieści science fiction Cibola Burn Jamesa SA Coreya z 2014 roku planeta Ilus ma rdzenne życie z częściowo lustrzaną chiralnością. To sprawia, że ​​ludzcy koloniści nie są w stanie strawić rodzimej flory i fauny i znacznie komplikuje konwencjonalne rolnictwo. W rezultacie koloniści muszą polegać na rolnictwie hydroponicznym i imporcie żywności.

W powieści Daniela Suareza Change Agent z 2017 roku , antagonista, Otto, nazywany „Mirror Man”, okazuje się być genetycznie zmodyfikowanym lustrzanym człowiekiem. Patrzy na innych ludzi z pogardą i sprawia, że ​​czują oni niewytłumaczalny odrazę samą swoją obecnością.

Zobacz też

• Ksenobiologia
• Lustrzana materia - hipotetyczna forma materii, która oddziałuje tylko słabo z normalną materią, która może tworzyć lustrzane planety, potencjalnie zamieszkane przez życie w materii lustrzanej.