Ο χειρομορφισμός των βιομορίων μπορεί να είναι το αποτέλεσμα του θορύβου χημικών διακυμάνσεων;

Πολλά απαραίτητα για τη ζωή μόρια είναι με ένα δεδομένο χειρομορφισμό (χειρομορφία, εναντιομέρεια ή εναντιοστερεοϊσομέρεια): Τα αμινοξέα είναι πάντα αριστερού χειρομορφισμού, ενώ τα σάκχαρα είναι πάντα δεξιού χειρομορφισμού. Ωστόσο, είναι ένα μυστήριο γιατί υπάρχει αυτός ο «ανθρωποχειρομορφισμός», καθώς χρειάζεται μια όμοια ποσότητα ενέργειας για να σχηματιστεί η αριστερή και η δεξιά εκδοχή χειρομορφισμού ενός μορίου. Ο Farshid Jafarpour και οι συνεργάτες του στο Πανεπιστήμιο του Illinois πρότειναν ότι η ασυμμετρία μπορεί να είναι η συνέπεια των διακυμάνσεων θορύβου που συνοδεύει τις χημικές αντιδράσεις που παράγουν αυτά τα βιομόρια.

Σύμφωνα με τις τρέχουσες θεωρίες, ο «ανθρωποχειρομορφισμός» αναδύθηκε μέσα από διάφορα στάδια. Πρώτα, κάποια περιβαλλοντική ασυμμετρία (εκδηλώνεται για παράδειγμα από την περιστροφή της Γης ή την έκθεση σε κυκλικά πολωμένο φως) δημιούργησε μια μικρή ανισορροπία μεταξύ των δύο ειδών. Η ανισορροπία στη συνέχεια ενισχύθηκε καθώς κάθε είδος χειρομορφισμού ξεκίνησε την δική του παραγωγή (μέσω της αυτο-αντιγραφής). Ωστόσο, αυτά τα δύο βήματα δεν επαρκούν για να εξηγήσουν την τέλεια επιλεκτικότητα της βιολογίας. Έτσι οι ερευνητές υπέθεσαν ότι ένα είδος χειρομορφισμού καθίσταται κυρίαρχο, επίσης, με αναστολή του σχηματισμού του άλλου. Αλλά πρόσφατα πειράματα δημιουργούν αμφιβολίες ως προς αυτή την υπόθεση, δείχνοντας ότι οι δύο χειρομορφικές παραλλαγές του RNA μπορούν να συνυπάρξουν.

Ο Jafarpour και οι συνεργάτες του παρέχουν μια απλούστερη εξήγηση που δεν βασίζεται στην αλληλο-αναστολή. Ανέλυσαν ένα σύνολο αντιδράσεων αυτο-αντιγραφής που παράγουν τα δύο χειρομορφικά είδη και υπολόγισαν κατά πόσο ο λόγος τους εξελίσσεται με την παρουσία συγκέντρωσης διακυμάνσεων, μιας μορφής θορύβου που εκδηλώνεται επειδή οι χημικές αντιδράσεις είναι πιθανολογικές διαδικασίες. Οι υπολογισμοί τους έδειξαν ότι, ακόμη και αν τα δύο είδη ήταν αρχικά ίσης πιθανότητας, οι διακυμάνσεις μετακίνησαν το σύστημα αναπόφευκτα προς μια ανθρωποχειρομορφική κατάσταση. Μόλις επιτευχθεί αυτή η κατάσταση είναι σταθερή επειδή αντιδράσεις αυτο-αντιγραφής μπορούν να παράγουν μόνο τα μόρια με τον ίδιο χειρομορφισμό.

Πηγή: APS

Περισσότερα στην δημοσίευση: Noise-Induced Mechanism for Biological Homochirality of Early Life Self-Replicators, Phys. Rev. Lett. 115