Salah satu aspek kehidupan yang paling aneh di Bumi-dan mungkin kehidupan di tempat lain dalam alam semesta-adalah ciri yang membingungkan ahli kimia, ahli biologi dan ahli fizik teori. Setiap blok bangunan molekul hidup (asid amino dan gula) mempunyai kembar-bukan satu yang sama, tetapi imej cermin. Sama seperti tangan kanan anda mencerminkan kiri anda tetapi tidak akan sesuai dengan selesa ke dalam sarung tangan tangan kiri, asid amino dan gula datang dalam kedua-dua versi kanan dan kiri. Fenomena pemilihan bentuk biologi disebut "chirality" -from bahasa Yunani untuk handedness.
Di Bumi, ciri-ciri amino asid hidupan adalah "kidal" dalam bentuk, dan tidak dapat ditukar untuk doppelgänger tangan kanan mereka. Sementara itu, semua gula yang menjadi ciri kehidupan di Bumi adalah "tangan kanan". Tangan yang bertentangan untuk kedua-dua asid amino dan gula wujud di alam semesta, tetapi mereka tidak digunakan oleh sebarang bentuk kehidupan biologi yang diketahui. (Sesetengah bakteria sebenarnya boleh menukar asid amino kanan ke dalam versi kidal, tetapi mereka tidak boleh menggunakan tangan kanan seperti itu.) Dengan kata lain, kedua-dua gula dan asid amino di Bumi adalah homociral: satu tangan .
Lebih dari 4 bilion tahun yang lalu, ketika planet rumah kami berada di dalam belia yang berapi-api dan temperamen, kedua-dua blok biologi dan pantulan cermin mereka hadir. Sebenarnya, kedua-duanya masih wujud bersama di Bumi hari ini-bukan hanya dalam kehidupan seperti yang kita ketahui. Sudah tentu, jika anda memasak satu kumpulan asid amino, gula atau molekul prekursornya di makmal, anda akan sentiasa mendapatkan 50-50 campuran kiri dan kanan. Tetapi entah bagaimana, seiring hidup muncul dalam ribuan tahun yang berlainan yang mengikuti pembentukan bumi, hanya asid amino kidal dan gula tangan kanan dipilih.
Molekul kiral juga dijumpai di ruang interstellar. Dalam penemuan penting yang diumumkan oleh Balai Cerap Astronomi Radio Kebangsaan pada bulan Jun ini, saintis mengenal pasti molekul di pusat galaksi yang boleh digunakan untuk membina sama ada gula kanan dan tangan kiri. Walaupun mereka masih tidak tahu sama ada terdapat lebih satu tangan daripada yang lain, penemuan ini menetapkan tahap untuk eksperimen lanjut yang dapat menerangkan lebih banyak tentang asal-usul tangan.
Soalan-soalan besar masih kekal: Bagaimana dan mengapa kehidupan memilih hanya satu daripada dua refleksi cermin untuk membina setiap makhluk tunggal dalam menagerie nya? Adakah kehidupan memerlukan homokiriti untuk memulakannya, atau boleh wujud bentuk kehidupan yang menggunakan kedua-dua blok bangunan duniawi dan ego mereka yang berubah? Adakah benih-benih homokiriti berasal dari kedalaman ruang bintang, atau adakah mereka berkembang di Bumi?
Imej konseptual OSIRIS-REx. (NASA / Goddard / Universiti Arizona) Jason Dworkin, yang mengetuai Makmal Astrochemistry di Pusat Penerbangan Goddard Space Flight NASA di Greenbelt, Maryland, mengatakan bahawa satu cabaran bagi para saintis yang cuba menjawab soalan-soalan ini ialah "Bumi awal telah hilang, dan kita mempunyai bukti yang amat sangat sedikit seperti apa. "Empat juta tahun yang lalu letusan gunung berapi, gempa bumi, pengeboman meteor dan, tentu saja, pengaruh geologi kehidupan yang mendalam itu sendiri telah mengubah planet ini sehingga hampir tidak mungkin untuk mengetahui bagaimana bumi kelihatan ketika hidup bermula. Itulah sebabnya kumpulan penyelidikan Dworkin dan banyak rakannya di NASA memberi tumpuan kepada meteorit-sisa-sisa puing-puing ruang angkasa yang menjejaskan mereka.
"Ini adalah kapsul masa dari 4.5 bilion tahun yang lalu, " kata Dworkin. "Jadi apa yang kami kumpulkan dalam meteorit kini sangat mirip dengan apa yang sedang hujan di bumi kemudian."
Dworkin juga merupakan saintis kerajaan utama dalam misi OSIRIS-REx ke asteroid bumi berhampiran, Bennu. Misi yang melancarkan September ini, akan menghabiskan masa sekitar setahun mengambil ukuran asteroid untuk lebih memahami bagaimana ia bergerak melalui sistem solar kami. Apabila masa kapal angkasa dengan Bennu naik, ia akan mengumpulkan hadiah muktamad: sampel dari permukaan asteroid, yang akan membawa kembali ke bumi pada tahun 2023 supaya para saintis dapat mengkaji komposisi kimianya. "Segala yang kita lakukan menyokong mendapatkan satu sampel itu, " kata Dworkin.
Para saintis memilih Bennu sebahagiannya kerana kemiripannya dengan jenis meteorit khas yang memberikan petunjuk (walaupun tidak bermakna konklusif) petunjuk kepada asal-usul homosiriti. Banyak meteorit mengandungi molekul berasaskan karbon termasuk asid amino dan gula, yang merupakan bahan yang tepat untuk kehidupan. Kumpulan Dworkin menganalisis komposisi sebatian "organik" ini dalam berpuluh-puluh meteorit, dan menyimpulkan kesimpulan yang mengejutkan. Seringkali kedua-dua versi kiri dan kanan, sebagai contoh, asid amino, didapati dalam jumlah yang sama-sama persis dengan apa yang diharapkan. Tetapi dalam banyak kes, satu atau lebih molekul organik didapati dengan lebihan satu tangan, kadang-kadang kelebihan yang sangat besar. Dalam setiap kes itu, dan dalam setiap meteorit yang dikaji setakat ini oleh penyelidik lain di lapangan, molekul yang berlebihan adalah asid amino kidal yang ditemui secara eksklusif dalam kehidupan di Bumi.
Dworkin mengatakan bahawa sampel dari Bennu boleh memberikan bukti yang lebih kuat mengenai fenomena ini. "Tidak seperti meteorit, yang mana, jatuh di tanah dan kemudian dicemari, dan, dua, terpisah dari badan induk mereka, " dengan Bennu, saintis akan tahu dengan tepat di mana pada asteroid sampel itu berasal. Mereka mengambil "langkah-langkah yang luar biasa" mengesahkan bahawa tiada apa-apa dari biologi bumi yang boleh mencemarkan sampel. "Oleh itu, apabila kita mendapatkan kelebihan asid amino ini pada sampel Bennu pada 2023, kita boleh yakin bahawa ia bukan dari pencemaran, " kata Dworkin.
Bukti sejauh ini dari meteorit menunjukkan bahawa mungkin ada cara menghasilkan homoirality tanpa hidup. Walau bagaimanapun, Dworkin berkata, "Kami tidak tahu sama ada kimia yang membawa kepada homosiriti dan kehidupan datang dari meteorit, dari proses di bumi, atau mungkin dari kedua-duanya." Terdapat juga persoalan tentang bagaimana dan mengapa kelebihan itu berkembang meteorit atau ibu bapa asteroid atau pada awal Bumi di tempat pertama.
Hipotesis berlimpah. Contohnya, cahaya terpolarisasi yang terdapat di sebelah kami galaksi boleh memusnahkan versi tangan kanan banyak asid amino dengan jumlah kecil, tetapi ketara. Lebih sedikit kelebihan asid amino kidal, maka perlu dikuatkan secara drastik untuk mencapai tahap yang terdapat dalam organisma hidup di Bumi.
Ia adalah proses penguatan ini yang melibatkan intranet Donna Blackmond dari Institut Penyelidikan Scripps di La Jolla, California. Blackmond telah mengkaji potensi kimia homogeniti untuk hampir seluruh kerjayanya. "Saya fikir ia akan menjadi gabungan beberapa proses kimia dan fizikal, " katanya. Kumpulan Blackmond sedang berusaha untuk mengetahui bagaimana reaksi kimia yang dapat terjadi di Bumi awal mungkin telah digoyang untuk menghasilkan hanya blok bangunan hayat. Pada tahun 2006, pasukannya menunjukkan bahawa mereka hanya dapat memperkuat bentuk asid amino dari asid amino yang bermula dari sedikit kelebihan. Pada tahun 2011, mereka menunjukkan bahawa asid amino yang diperkuatkan kemudiannya boleh digunakan untuk menghasilkan lebihan prekursor kepada RNA, yang dibuat dengan tangan kanan oleh gula yang melekat padanya. (RNA difikirkan oleh banyak saintis sebagai molekul biologi yang asal.) Blackmond dan banyak ahli kimia lain telah membuat kemajuan dalam jenis kimia ini, tetapi mereka masih jauh dari dapat memodelkan semua kimia dan keadaan yang mungkin wujud pada asteroid atau planet remaja.
Blackmond juga menyatakan bahawa ia jauh dari jelas bahawa kehidupan memerlukan homokiriti total untuk memulakannya. "Satu ekstrem yang nyata adalah mengatakan bahawa tiada apa yang boleh berlaku sehingga kami mempunyai kolam sepenuhnya blok bangunan homociral, dan saya fikir itu mungkin terlalu melampau, " katanya. "Kita boleh mula membuat polimer jenis maklumat" seperti DNA dan RNA- "mungkin sebelum kita mempunyai homokiriti." Kini, semua ahli sains boleh lakukan adalah terus bertanya tentang molekul di Bumi dan di badan-badan angkasa yang mengelilingi kita. Dengan harapan membuka kunci satu lagi teka-teki ini, para penyelidik kini sedang membangunkan teknologi baru untuk menentukan sama ada terdapat lebihan satu tangan di ruang bintang.
Sementara itu, kehidupan di Bumi akan berterusan, misteri dan asimetris seperti biasa.
