متى ناسا أطلقت مركبة فضائية في الكويكب ، وانتظر العلماء بصبر فرصتهم للنظر في قطع فضاء صخرة في المختبر ، على أمل أن يجيب على بعض الأسئلة الأكثر استدامة في الإنسانية.
بالنسبة لداني غلافين ، عالم العينة الرئيسية ، أراد حل لغز مستمر في عمل حياته: لماذا جميع الكائنات الحية المعروفة فقط على أساس الأشكال اليسرى الأحماض الأمينيةالجزيئات التي تبني البروتينات؟
وصلت لحظته بعد عقد تقريبًا. قام Glavin وفريق من الباحثين بمسح الحبوب بنوكويكب غني بالكربون مصنوعة من الصخور المرتبطة بشكل غامضلكن ما وجدوه ألقى كرة منحنى منهم. بدلاً من دعم إحدى الفرضيات الرئيسية – أن النظام الشمسي المبكر قد فضل التنوع المُحسّن الأيسر وجلب هذه المكونات إلى الأرض البدائية – لم يظهر أي محسوبية.
وقال جلافين: “يجب أن أعترف أنني شعرت بخيبة أمل صغيرة أو بخيبة أمل”. “شعرت أن الأمر أبطل 20 عامًا من البحث في مختبرنا وحياتي المهنية.”
الباحث Jason Dworkin لديه زجاجة تحتوي على عينة من Bennu.
الائتمان: ناسا / جيمس ترالي
تنشأ العديد من الأحماض الأمينية ، سواء كانت تستخدم في علم الأحياء أم لا ، في شكلين من صورة المرآة. يحتوي كل جزيء على ذرة كربون مركزية مع مجموعات أخرى من الذرات المرفقة ، الموجهة في اتجاه أو العكس. هذه الخاصية ، يسمى chiralityإنه مثل اليد اليسرى واليمنى: فهي متشابهة ، ولكن إذا قمت بتكديسها ، فستكون الإبهام هي المتهورات المعاكسة.
في الحياة الأرضية ، تكون الأحماض الأمينية دائمًا “مُنحَّمة اليسار” والسكريات ، والتي تشكل جزئيًا العمود الفقري للحمض النووي ، دائمًا ما تكون على حق ، مما يمنح المروحة المزدوجة لمسة توقيعها على اليمين. التجانس الموجود بين الاثنين مربك بشكل خاص للعلماء لأن الإصدارات اليمنى واليسرى من جميع هذه الجزيئات متوفرة أيضًا في الخلائط الكيميائية غير الحادة.
من الناحية العملية ، إذا اتخذت جميع الجزيئات البيولوجية الشكل المعاكس ، فقد يعمل هذا بشكل جيد للغاية. لذا ، إذا كان من الممكن أن تسلك الحياة المسار الآخر ، فلماذا لم تفعل ذلك؟ هو عنصر سري موحد مكون سري في الوصفة مدى الحياة ، وبشكل أدق ، فعل ذلك أن يكون للدوران اليسار؟ هل بدأ التحيز تجاه زملائه الأحماض الأمينية في الكون ، أم حدث هذا لاحقًا على هذا الكوكب؟
وقال إيريس تشن ، أستاذ العبقرية الكيميائية والجزيئات الحيوية في جامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس ، الذي لم يشارك في دراسة الكويكبات: “السؤال الأساسي بالنسبة لنا جميعًا هو ما إذا كانت الحياة يجب أن تكون كما هي”. “هل الكون مهيئ لنوع حياتنا ، أم أن بيولوجيانا نتيجة للحوادث والصدفة؟”
اختارت ناسا بينو من الكويكبات الغنية بالكربون لدراسة الأصول الكيميائية للحياة.
الائتمان: ناسا
عرف العلماء في البداية أنهم سيستخدمون المعدات التي تم جمعها بواسطة مهمة Osiris-Rex البالغة 800 مليون دولار في ناسا ، اختصار لتحقيق الاختصار الأصول ، والتفسير الطيفي ، وتحديد الموارد والسلامة regolithm explorerلتحليل “خصم” الأحماض الأمينية الفردية. يمكن أن تكون شظايا Bennu المعدنية أقدم من النظام الشمسي الذين تتراوح أعمارهم بين 4.6 مليار سنة. يمكن أن تأتي هذه الحبوب ستاردست نجوم الموت أو supernovas أدى أخيرًا إلى إنشاء الشمس والكواكب.
سرعة الإضاءة mashable
لإجراء دراستهم ، قاموا بتحريك نوعًا من “شاي Bennu” ، ويغمرون كمية صغيرة من الصخور والغبار في الماء والأحماض لاستخراج المركبات العضوية. بعد ذلك ، استخدموا تقنيات قياس الطيف الكتلي لتحديد الجزيئات العضوية ، بما في ذلك 14 من الأحماض الأمينية 20 التي تستخدمها الحياة لبناء البروتينات ، والتي تؤدي تعليمات وراثية. جزء من أحدث الاكتشافات تم نشر هذا الأسبوع في المجلة علم الفلك الطبيعي.
“يجب أن أعترف أنني شعرت بخيبة أمل صغيرة أو بخيبة أمل. كان لدي انطباع بأنه أبطل 20 عامًا من البحث في مختبرنا وحياتي المهنية.”
في العقود الأخيرة ، اكتشف الباحثون ذلك النيازك – الصخور التي سافرت إلى الفضاء و عرضي على الأرض – كان له تركيز أعلى من زملائه من الأحماض الأمينية أكثر من المتسابقين اليمين ، في منطقة أكثر بنسبة 60 ٪. ربما سلمت صخور الفضاء المركبات التي خضعت بعد ذلك تفاعلات كيميائية بالقرب من الأرض أعالي البحار لتشكيل الخلايا الأولى. ربما يكون الباقي هو التطور.
هذه النتائج ، المرتبطة بالمعرفة بأن صخور الفضاء قد قصفت الكوكب من أجل eons ، أدت العلماء إلى الاعتقاد الكويكبات القديمةسوف تكشف كبسولات الوقت للنظام الشمسي أيضًا عن المزيد من الأحماض الأمينية المليئة باليسار. إذا كان نظام الطاقة الشمسية يلجأ إلى المزيد من اليد اليسرى ، فربما كان الضوء المستقطب في الفضاء هو الجاني. يمكن أن تتحول المحسوبية الطفيفة في البيئة إلى تباين أكبر بمرور الوقت.
يعتقد العلماء أن النيازك وتصادمات هيئة الكواكب ربما أعطوا أصولًا في الكيمياء من الحياة إلى الأرض المبكرة ، بما في ذلك الأحماض اليسرى.
الائتمان: مركز مركز غودارد للفضاء في ناسا التوضيح لمختبر الصور
لكن باحثو بنو وجدوا اليساريين واليمين ليأتي أيضًا. الآن ، تتساءل Glavina إذا كانت الدراسات السابقة على النيازك غير صالحة ، وربما تلوثها البروتينات الأرضية عندما سقطت على الأرض. جيسون داوركين ، عالم المشروع ل Osiris-Rex Missionأعتقد أنه يمكن أن يكون هناك سبب مختلف لبينو لضرب الاتجاه.
وقال دوركين: “Bennu هو مثال على نوع من النيازك المستقبلي وهو هش للغاية بحيث لا يمكن البقاء على قيد الحياة على الأرض ، لذلك ليس في مجموعاتنا حقًا”.
ربما يكون الواقع هو أن مفهوم الحياة قد تم تحديده من خلال انعكاس الأجزاء. بمجرد إنشاء نموذج ناجح ، استمر النموذج بفضل التطور. البروتينات والإنزيمات ، الموصلات الصغيرة داخل الخلايا ، تجمع مثل اللغز. إذا ظهرت الحياة مع الأحماض الأمينية ذات اليسار ، فإن الانتقال إلى الأحماض الأمينية ذات اليمين في وقت لاحق يمكن أن تتوقف عن العمل. هناك مزايا كبيرة للتوحيد: إذا كان الناس يعتمدون على الأحماض الأمينية ذات الصحيح ، فلن يكونوا قادرين على تناول وتهضم النباتات أو المنتجات الحيوانية القائمة على الأحماض الأمينية ذات اليسار.
فعل الباحثون إصدارات المرآة من البروتينات العضوية مع الأحماض الأمينية ذات الصحيح في المختبر. إنهم يعملون بنفس الطريقة ، لكن من الصعب تدميرهم. إن الإنزيمات التي من شأنها أن تكسرها عمومًا غير ضرورية. مثل مجفف شعرك أثناء الإجازة الدولية ، لن تعمل الأداة إذا كان المقبس والقابس لا يتوافقان.
رسم تخطيطي للنسخة اليسرى واليسرى من الحمض الأميني من النيزك.
الائتمان: توضيح ناسا
أعرب بعض العلماء الذين يدرسون الآثار المترتبة على هذه المشكلة عن مخاوفهم بشأن التطور المستقبلي للخلايا المرآة في المختبرات. إذا كان الناس مصابين بالبكتيريا المرآة الضارة ، فقد يكون نظام المناعة لديهم عزل ، غير قادر على قيادة نوع من الهجوم المضاد. كتبت مجموعة من علماء الأحياء مؤخرًا مقالة واسعة على المخاطر ، كما هو موضح من قبل صحيفة نيويورك تايمز.
على الرغم من خيبة الأمل من عفريت أن بنو لم يقدم تحيزًا من الحلقات ، إلا أن الأبحاث مستمرة. يخطط هو ومتعاونوه لدراسة المزيد من عينات الكويكب للتحقيق في الأحماض الأمينية الأخرى.
وقد يكون هناك بطانة فضية: اقترح بعض علماء الفلكين استخدام خصم غير متناسب من الجزيئات كملف التجميل الحيوي. قد يشير مزيج موحد من النوعين في عينة خارج كوكب الأرض إلى أن الجزيئات قد تم تصنيعها كيميائيًا دون مشاركة الكائنات الحية. لكن الفائض من الرجل يمكن أن يكون فهرسا للحياة خارج كوكب الأرض.
وقال جلافين: “بصراحة ، قد يسهل هذا في الواقع البحث عن الحياة في بعض النواحي لأننا لا نواجه هذا المخاطر الإيجابية المحتملة”. “قد نعتقد (يمكننا) أنه إذا كان هناك تضخيم لواحد أو آخر ، يمكن أن يكون هناك بيولوجيا وراءه.”
