Et nyt spin på livets oprindelse?

Et forskerhold ved University of Tokyo har reproducerbart syntetiseret trappe-lignende supramolekyler af en enkelt hånd, eller chiralitet, ved brug af standard laboratorieudstyr. Ved gradvist at fjerne opløsningsmidlet fra en roterende opløsning indeholdende ikke-chirale prækursorer, de var i stand til at producere helixer, der fortrinsvis drejer i en bestemt retning. Denne forskning kan føre til nye og billigere lægemiddelproduktionsmetoder, samt endelig tage fat på et af de dvælende dilemmaer om, hvordan livet begyndte.

Et af de mest slående træk ved de molekyler, der er vigtigst for livet – inklusive DNA, proteiner, og sukkerarter - er, at de har en "handedness, " omtalt som chiralitet. Det vil sige, alle levende organismer valgte at stole på ét molekyle, mens det ikke-overlejrede spejlbillede ikke gør noget. Det er lidt som at eje en hund, der kun vil hente dine venstrehåndshandsker, mens man fuldstændig ignorerer de højrehåndede. Det bliver endnu mere forvirrende, når man tænker på, at kirale par opfører sig kemisk identisk. Dette gør det ekstremt vanskeligt at producere kun én slags chiralt molekyle, når man starter med nonchirale prækursorer.

Hvordan og hvorfor tidligt liv valgte den ene form for overdragelse frem for den anden er et stort spørgsmål i biologien, og kaldes undertiden "spørgsmålet om homokiralitet." En hypotese er, at en tidlig ubalance brød symmetrien mellem venstre- og højrehåndede molekyler, og denne ændring var "låst inde" over evolutionær tid. Nu, forskere ved University of Tokyo har vist, at under de rette betingelser, makroskopisk rotation kan føre til dannelsen af ​​supramolekyler af en bestemt chiralitet.

Dette blev opnået ved hjælp af en rotationsfordamper, et standardudstyr i kemi-laboratorier, der bruges til at koncentrere opløsninger ved forsigtigt at fjerne opløsningsmidlet. "Det blev tidligere antaget, at makroskopisk rotation ikke kunne forårsage molekylær chiralitet i nanoskala, på grund af forskellen i skala, men vi har vist, at molekylernes chiralitet faktisk kan blive fikseret i rotationsretningen, " siger førsteforfatter Mizuki Kuroha.

Ifølge hendes teori, nogle ældgamle biomolekyler fanget i en primordial hvirvel er ansvarlige for det valg af håndhævelse, som vi står tilbage med i dag.

"Ikke kun giver disse resultater indsigt i oprindelsen af ​​livets homokiralitet, de repræsenterer også et banebrydende udseende i kombinationen af ​​nanoskala molekylær kemi og makroskopisk væskedynamik, " siger seniorforfatter Kazuyuki Ishii. Denne forskning kan også muliggøre nye synteseveje for chirale lægemidler, der ikke kræver chirale molekyler som input.