Origen de la vida en la Tierra: la «natural» la asimetría de las moléculas biológicas pueden haber llegado desde el espacio

Ciertas moléculas existen en dos formas que son imágenes simétricas especulares el uno del otro: se les conoce como moléculas quirales. En la Tierra, las moléculas quirales de la vida, especialmente aminoácidos, ácidos y azúcares, y existen en una sola forma, ya sea zurdo o diestro. ¿Por qué es que la vida ha elegido en un principio una forma sobre la otra? Un consorcio que reúne a varios equipos franceses dirigidos por Luis d’Hendecourt (2003 Medalla de Plata del CNRS), investigador del CNRS senior en el Instituto de Astrofísica Espacial (Université Paris-Sud 11 / CNRS), tiene por primera vez obtiene un exceso de la izquierda las moléculas de mano (y luego un exceso de los diestros) en condiciones que reproducen los que se encuentran en el espacio interestelar.Este resultado por lo tanto, apoya la hipótesis de que la asimetría de las moléculas biológicas en la Tierra tiene un origen cósmico. Los investigadores también sugieren que la nebulosa solar se formó en una región de estrellas masivas.Este trabajo ha sido publicado en línea en el sitio web de The Astrophysical Journal Letters. El experimento se llevó a cabo en las instalaciones de sincrotrón SOLEIL en colaboración con el Laboratoire de Chimie des moléculas bioactivas et des Arômes (Université de Nice / CNRS) y con el apoyo del CNES.

Las moléculas quirales son moléculas que pueden existir en dos formas (enantiómeros) que son imágenes simétricas especulares el uno del otro, uno zurdo y otro diestro. Por ejemplo, nuestras manos son quirales, ya que vienen en dos formas, la mano izquierda y la mano derecha, que son simétricos con su imagen en el espejo, pero super no puede imponerse sobre él.Las moléculas biológicas son en su mayoría quiral, con algunas formas de ser favorecido sobre los demás. Por ejemplo, los aminoácidos que componen las proteínas sólo existen en una de sus dos formas enantioméricas, la mano izquierda (L) del formulario. Por otro lado, los azúcares presentes en el ADN de los organismos vivos es el único diestro (D). Esta propiedad que tienen las moléculas orgánicas de las existentes en los organismos vivos en una sola de sus dos formas estructurales que se llama homoquiralidad.

¿Cuál es el origen de tal asimetría en el material biológico? Hay dos hipótesis en competencia. Una postula que la vida se originó a partir de una mezcla que contiene 50% de un enantiómero y 50% de la otra (conocida como una mezcla racémica), y que homoquiralidad progresivamente surgido durante el curso de la evolución. La otra hipótesis sugiere que la asimetría que conduce a homoquiralidad precedió a la aparición de la vida y era de origen cósmico. Esto es apoyado por la detección de excesos L en ciertos aminoácidos extraídos de los meteoritos primitivos.De acuerdo con este escenario, estos aminoácidos fueron sintetizados no racemically en el espacio interestelar y entregado a la Tierra por los cometas y meteoritos granos. Para dar más peso a esta hipótesis, los investigadores primero reproduce análogos de hielos interestelares y de cometas en el laboratorio (1). El aspecto novedoso de su experimento fue que, utilizando la línea de luz DESIRS en la instalación SOLEIL sincrotrón, los helados fueron sometidos a la radiación ultravioleta polarizada circularmente (UV-CPL) (2), que se supone que imitan las condiciones encontradas en algunos entornos espaciales.Cuando los hielos se calienta, un residuo orgánico se haya producido. Un análisis detallado de esta mezcla reveló que contenía un exceso enantiomérico significativa en un ácido quiral amino, alanina. La franquicia, que era de más de 1,3%, es comparable a la que se mide en los meteoritos primitivos. Los investigadores por lo tanto éxito en la producción, en las condiciones interestelares, las moléculas asimétricas de la vida de una mezcla que no contienen sustancias quirales. Esta es la primera vez que un escenario que explica el origen de esta asimetría se ha demostrado utilizando un experimento que reproduce una síntesis completamente natural. 

Este resultado refuerza la hipótesis de que el origen de la homoquiralidad es prebiótico y cósmica, es decir, realmente interestelares. De acuerdo con este escenario, la entrega de material extraterrestre orgánico que contiene un exceso enantiomérico sintetizada por un proceso astrofísico asimétrico (en este caso, la radiación UV-CPL radiación) es la causa de la asimetría de las moléculas de la vida en la Tierra. Este material puede incluso han formado fuera del sistema solar. Por último, la nebulosa solar puede haberse formado en las regiones de formación de estrellas masivas. En estas regiones, la radiación infrarroja polarizada circularmente en la misma dirección ha sido observado. Estos resultados implican que la selección de un solo enantiómero de las moléculas de la vida observada en la Tierra no es el resultado del azar, sino más bien de un mecanismo físico determinista.

 

Ultravioleta polarizada circularmente haz de luz


© Thomas Lannes

La luz ultravioleta polarizada circularmente (UV-CPL) haz en la línea de luz DESIRS en la instalación SOLEIL sincrotrón, que se muestra a medida que pasa a través de un filtro de gas llena de xenón.


 

Notas:

(1) En la década de 1980, Louis d’Hendecourt desarrollado una técnica para generar análogos interestelares de hielo en el laboratorio. 
(2) La nebulosa de Orión produce luz polarizada circularmente a niveles de 17% en el infrarrojo. Se calcula que también irradia en el ultravioleta, la radiación que es capaz de romper los enlaces (fuerte) covalentes intermediarios los átomos de las moléculas de hielo.

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