Din enigmele originii şi ale evoluţiei vieţii – molecule care au «ales» între dreapta şi stânga
Exista inca multe mistere care invaluiesc originea si evolutia vietii. Unul dintre acestea este reprezentat de faptul ca multe molecule importante in procesele biologice prezinta o simetrie numita chirala si au facut un fel de „alegere" intre dreapta si stanga.
In natura exista o serie intreaga de molecule care se pot prezenta sub doua forme, una o imagine in oglinda a celeilalte, cum sunt, de exemplu, mana noastra dreapta si cea stanga. Aceasta proprietate este descrisa de o simetrie, numita chiralitate (de la cuvantul grec chiral, care inseamna mana). Cele doua forme ale moleculelor chirale se mai numesc si izomeri optici, deoarece au proprietatea e a rota planul luminii polarizate spre dreapta sau spre stanga.
In ciuda faptului ca poate ne-am astepta ca in cadrul organismelor vii si a proceselor fundamentale vietii sa fie implicate atat molecule de dreapta cat si de stanga in egala masura, deci molecule chirale de ambele specii, in realitate nu este asa. In procesele biologice sunt implicate asa-numitele forme homochirale (deci care au aceeasi chiralitate - ori de stanga ori de dreapta).
Elementele structurale care alcãtuiesc muschii nostri, proteinele, precum si glicogenul din ficatul si sângele nostru sau enzimele si hormonii sunt toate optic active. Aminoacizii din proteine, de exemplu, sunt levogiri (adica de stanga, in limbajul de mai sus) în timp ce zaharidele ce compun ADN-ul si ARN-ul celular si din lantul metabolic sunt dextrogire (adica de dreapta). Prezenta unei singure molecule cu chiralitatea necorespunzãtore în structura ADN-ului ar distruge stabilitatea acestuia; ADN-ul nu ar mai putea stoca informatie si deci nu ar mai putea sustine viata.
Cateva intrebari, raspunsuri incerte
In natura insa exista ambele forme de molecule - atat levogire, cat si dextrogire. Care este procesul care a dus la alegerea uneia dintre variante in procelese fundamentale vietii?
Cum de s-a ajuns insa in natura la aceasta selectie a moleculelor importante in procesele biologice?
Fizicienii, biologii si chimistii, sunt toti in cautarea explicatiei. Anumiti fizicieni incearca sa lege aceasta selectie de fizica particulelor elementare. Un grup de chimisti din Germania a pus acest proces pe baza campului magnetic terestru - ceea ce nu pare insa plauzibil tanand inclusiv cont de inversiunea polilor magnetici de-a lungul timpului. Altii insa incearca sa gaseasca explicatii mai „terestre", cum ar fi una relativ recenta in care se presupune ca argila ar fi putut avea la originea vietii un rol de filtru care selectiona molecule cu o anumita chiralitate. Nici o explicatie insa nu este pe deplin convingatoare.
Exista multe mistere legate de originea si evolutia vietii - printre care si misterul prezentat in acest articol: moleculele importante in procesele biologice sunt ori „de dreapta" ori „de stanga". Despre originea si selectia acestor molecule la ora actuala exista doar speculatii, acest subiect fiind in continuare unul dintre fascinantele capitole ale stiintei moderne.
Cătălina
Oana Curceanu este prim cercetător în domeniul fizicii particulelor elementare şi al fizicii nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati, Instituto Nazionale di Fisica Nucleare (Roma, Italia) şi colaborator al Scientia.ro.
