Los científicos de la NASA quieren resolver un misterio: ¿por qué la vida "¿Gire a la izquierda?"

Cuando NASA Lanzó una nave espacial a un asteroide, los científicos esperaron pacientemente su oportunidad de ver bits del espacio Rock en un laboratorio, con la esperanza de que responda algunas de las preguntas más duraderas de la humanidad.

Para Danny Glavin, un científico de muestra senior, quería resolver un misterio implacable en el trabajo de su vida: ¿por qué todos los seres vivos conocidos solo se basan en las formas zurdos de aminoácidoslas moléculas que construyen proteínas?

Su momento llegó casi una década después. Glavin y un equipo de investigadores investigaron la area de Bennuun asteroide rico en carbono hecho de rocas libremente unidaspero lo que encontraron les arrojó una bola curva. En lugar de apoyar una de las hipótesis líderes, que el sistema photo voltaic temprano favoreció la variedad zurda y llevó esos ingredientes a la Tierra primitiva, no mostró ningún favoritismo en absoluto.

“Tengo que admitir que estaba un poco desilusionado o decepcionado”, dijo Glavin. “Sentí que esto invalidó 20 años de investigación en nuestro laboratorio y mi carrera”.

Muchos aminoácidos, ya sean utilizados en biología o no, vienen en dos formas de imagen espejo. Cada molécula tiene un átomo de carbono central con otros grupos de átomos unidos, orientados en una dirección o en el reverso. Esta propiedad, llamado quiralidades como una mano izquierda y derecha: son similares, pero si los apilaste, los pulgares estarían de manualidades opuestas.

En la vida en la tierra, los aminoácidos siempre son “zurdos” y los azúcares, que forman en parte la columna vertebral del ADN, siempre son diestros, lo que le da a la doble hélice su giro característico a la derecha. La homogeneidad que se encuentra entre ambos es especialmente confusa para los científicos porque las versiones izquierda y diestra de todas estas moléculas están igualmente disponibles en mezclas químicas no vividas.

Hablando prácticamente, si todas las moléculas biológicas tomaron la forma inversa, eso podría funcionar bien. Entonces, si la vida pudiera haber tomado el otro camino, ¿por qué no? ¿Es uniforme “handbook” un ingrediente secreto en la receta de la vida, y más específicamente lo hizo? tener para girar a la izquierda? ¿El sesgo hacia los aminoácidos zurdos comenzó en el cosmos, o sucedió más tarde en este planeta?

“Una pregunta basic para todos nosotros es si la vida tenía que ser como es”, dijo Iris Chen, profesor de ingeniería química y biomolecular en UCLA, quien no estaba involucrado en el estudio de asteroides. “¿El universo está predispuesto a nuestro tipo de vida, o es nuestra biología el resultado de accidentes y azar?”

La NASA eligió el asteroide rico en carbono Bennu para estudiar los orígenes químicos de la vida.
Crédito: NASA

Los científicos sabían al principio que usarían el materials recopilado por la misión Osiris-Rex de $ 800 millones de la NASA, abreviatura de Orígenes, interpretación espectral, identificación de recursos y explorador de registro de seguridadpara analizar la “mano” de los aminoácidos individuales. Los fragmentos minerales de Bennu podrían ser más antiguos que el sistema photo voltaic de 4.600 millones de años. Estos granos de Stardust podrían provenir de estrellas moribundas o supernovas Eso finalmente condujo a la creación de el sol y planetas.

Para hacer su estudio, elaboraron una especie de “té bennu”, hirviendo una pequeña cantidad de rocas y polvo en agua y ácidos para extraer compuestos orgánicos. Luego utilizaron técnicas de espectrometría de masas para identificar moléculas orgánicas, incluidas 14 de los 20 aminoácidos que la vida usa para construir proteínas, que llevan a cabo instrucciones genéticas. Algunos de los últimos hallazgos fueron publicados esta semana en la revista Astronomía de la naturaleza.

“Tengo que admitir que estaba un poco desilusionado o decepcionado. Sentí que este invalidado 20 años de investigación en nuestro laboratorio y mi carrera”.

En las últimas décadas, los investigadores han encontrado que meteoritos – Rocas que han viajado el espacio y listón En la Tierra, ha tenido una mayor concentración de aminoácidos zurdos que los diestros, en el vecindario del 60 por ciento más. Quizás las rocas espaciales entregaron los compuestos que luego sufrieron reacciones químicas cerca de la Tierra respiraderos de aguas profundas para formar las primeras células. El resto es evolución, tal vez.

Esos resultados, junto con el conocimiento de que las rocas espaciales han bombardeado el planeta para los eones, han llevado a los científicos a creer que los asteroides antiguos, las cápsulas de tiempo del sistema photo voltaic, también revelan más aminoácidos zurdos. Si el sistema photo voltaic realmente alberga más zurdos, tal vez la luz polarizada en el espacio period el culpable. Un ligero favoritismo en el medio ambiente podría convertirse en una mayor disparidad con el tiempo.

Los científicos piensan que los meteoritos y las colisiones planetarias del cuerpo pueden haber entregado los orígenes de la química de la vida a la tierra temprana, incluidos los aminoácidos zurdos.
Crédito: Centro de vuelo espacial Goddard de la NASA Ilustración de laboratorio conceptual de imágenes conceptuales

Pero los investigadores de Bennu encontraron a los zurdos y a los diestros que llegaron por igual. Ahora Glavin se pregunta si los estudios anteriores sobre meteoritos son inválidos, tal vez contaminados con proteínas de la Tierra cuando cayeron al suelo. Jason Dworkin, científico del proyecto para el Misión Osiris-Rexpiensa que puede haber una razón diferente para que Bennu estuviera en la tendencia.

“Bennu es un ejemplo de un tipo de meteorito futuro que es demasiado frágil para sobrevivir al aterrizaje en la Tierra, por lo que no está realmente en nuestras colecciones”, dijo Dworkin.

Tal vez la realidad es que el diseño de la vida fue determinado por un cambio de moneda. Una vez que se estableció un patrón exitoso, la plantilla continuó a través de la evolución. Proteínas y enzimas, pequeños controladores dentro de las células, encajan como un rompecabezas. Si la vida surgiera con aminoácidos zurdos, cambiar a aminoácidos diestros más tarde podría haber impedido que todo funcione. Hay grandes ventajas en la uniformidad: si las personas se basaron en aminoácidos diestros, no podrían comer y digerir plantas o productos animales basados ​​en aminoácidos zurdos.

Los investigadores han hecho Versiones de reflejo de proteínas biológicas con aminoácidos diestros en un laboratorio. Funcionan de manera comparable, pero son mucho más difíciles de destruir. Las enzimas que generalmente las desglosarían se vuelven inútiles. Al igual que su secador de pelo en unas vacaciones internacionales, la herramienta no funcionará si el enchufe y la salida no coinciden.

Un diagrama de una versión zurda y diestra de un aminoácido de un meteorito.
Crédito: Ilustración de la NASA

Algunos científicos que consideran las implicaciones de este problema han expresado su preocupación por el desarrollo futuro de las células espejo en los laboratorios. Si las personas se infectaron con bacterias dañinas de espejo, sus sistemas inmunes pueden estar indefensos, incapaces de librar ningún tipo de contraataque. Un grupo de biólogos escribió recientemente un papel extenso sobre los riesgos, según lo informado por The New York Times.

A pesar de la decepción de Glavin de que Bennu no presentó un sesgo de quiralidad, la investigación continúa. Él y sus colaboradores planean estudiar más muestras del asteroide para investigar la mano de otros aminoácidos.

Y puede haber un revestimiento plateado: algunos astrobiólogos han propuesto usar manualidades desproporcionadas de las moléculas como biosignatura. Una mezcla uniforme de ambos tipos en una muestra extraterrestre podría sugerir que las moléculas se hicieron químicamente sin la participación de los seres vivos. Pero un exceso de un tipo podría ser una pista para la vida alienígena.

“Francamente, en realidad podría facilitar la búsqueda de la vida en algunos aspectos porque no tenemos este riesgo potencialmente de falso positivo”, dijo Glavin. “(Podríamos) creer que si hay una amplificación de uno u otro, que puede haber biología detrás de esto”.