Μόριο με ιδιότητες ζωής εντοπίστηκε στα βάθη του Γαλαξία. Life's first handshake: Chiral molecule detected in interstellar space

Ενισχύεται η πιθανότητα τα δομικά υλικά της ζωής να έφτασε στη Γη από το Διάστημα. Scientists applaud the first detection of a "handed" molecule, (propylene oxide) in interstellar space. It was detected, primarily with the NSF's Green Bank Telescope, near the center of our Galaxy in Sagittarius (Sgr) B2, a massive star-forming region. Propylene oxide is one of a class of so-called "chiral" molecules -- molecules that have an identical chemical composition, but right- and left-handed versions. Chiral molecules are essential for life and their discovery in deep space may help scientists understand why life on Earth relies on a certain handedness to perform key biological functions. Sgr A* in this image indicates the supermassive black hole at the center of our Galaxy. The white features in the composite image are the bright radio sources in the center of our Galaxy as seen with the VLA. The background image is from the Sloan Digital Sky Survey. The two "handed" versions of propylene oxide are illustrated. The "R" and "S" designations are for the Latin terms rectus (right) and sinister (left). Credit: B. Saxton, NRAO/AUI/NSF from data provided by N.E. Kassim, Naval Research Laboratory, Sloan Digital Sky Survey

Οι επιστήμονες ανακάλυψαν για πρώτη φορά στο βαθύ διάστημα, πολύ πέραν του ηλιακού μας συστήματος, ένα μόριο που διαθέτει μια βασική ιδιότητα της ζωής: είναι χειρόμορφο. Το πολύπλοκο οργανικό μόριο ανιχνεύθηκε σε ένα μακρινό διαστρικό νέφος, που βρίσκεται κοντά στο κέντρο του γαλαξία μας. Τα νέα ευρήματα ενισχύουν την πιθανότητα οι θεμελιώδεις (και χειρόμορφοι) χημικοί λίθοι της ζωής να έφθασαν στη Γη κάποτε από μετεωρίτες και κομήτες.

Ο άξονας περιστροφής

The S (Latin for sinister, left) and R (Latin for rectus, right) versions of the chiral molecule propylene oxide, which was discovered in a massive star-forming region near the center of our Galaxy. This is the first detection of a chiral molecule in interstellar space. Credit: B. Saxton (NRAO/AUI/NSF)

Χειρόμορφα λέγονται τα μόρια που ο άξονας περιστροφής τους δεν είναι και άξονας συμμετρίας τους. Οι δύο διαφορετικές μορφές ενός τέτοιου μορίου, η δεξιόστροφη και η αριστερόστροφη, λέγονται εναντιομερή. Τυπικό παράδειγμα τέτοιας ασυμμετρίας είναι τα δύο ανθρώπινα χέρια (εξ ου και το όνομα της χειρομορφίας).

Τα χειρόμορφα μόρια παίζουν καθοριστικό ρόλο στη βιολογία και στην ανάπτυξη ζωής. Για άγνωστους λόγους, οι ζώντες οργανισμοί είναι επιλεκτικοί στο ποιό από τα δύο εναντιομερή θα χρησιμοποιήσουν, άλλοτε τη δεξιόστροφη και άλλοτε την αριστερόστροφη μορφή ενός μορίου. Έτσι, τα αμινοξέα που δημιουργούν τις πρωτεΐνες, υπάρχουν μόνο σε αριστερόστροφη μορφή, ενώ τα σάκχαρα (ριβόζη) στο μόριο του DNA μόνο σε δεξιόστροφη.

Η επιλογή

Οι επιστήμονες δεν έχουν καταλάβει γιατί σε όλη τη βιόσφαιρα η ζωή, στην εξελικτική πορεία της, διάλεξε την μία ή την άλλη μορφή μορίου και κατά πόσο αυτό έγινε τυχαία ή για κάποιο λόγο. Τα δύο εναντιομερή έχουν ίδιες φυσικές ιδιότητες (π.χ. σημείο βρασμού, ψύξης και τήξης), αλλά διαφορετικές χημικές αντιδράσεις, με συνέπεια πολλά φαρμακευτικά μόρια να είναι αποτελεσματικά όταν είναι δεξιόστροφα και τοξικά όταν είναι αριστερόστροφα - ή το αντίστροφο.

Έως σήμερα χειρόμορφα μόρια είχαν ανιχνευθεί σε μετεωρίτες που έχουν πέσει στη Γη, καθώς και σε κομήτες στο ηλιακό μας σύστημα. Τώρα, για πρώτη φορά, οι επιστήμονες, με επικεφαλής τον καθηγητή κοσμοχημείας Τζιόφρι Μπλέικ του Τεχνολογικού Ινστιτούτου της Καλιφόρνια (Caltech), χρησιμοποιώντας ευαίσθητα ραδιοτηλεσκόπια (το διαμέτρου 100 μέτρων Green Bank στη Δ. Βιρτζίνια και το Parkes στην Αυστραλία), ανακάλυψαν το πρώτο χειρόμορφο οργανικό μόριο στον διαστρικό χώρο.

Το μόριο

Στο γιγάντιο νέφος σκόνης και αερίων Sgr B2 εντοπίστηκε το οξείδιο του προπυλενίου η ανακάλυψη του οποίου ρίχνει φως στην ύπαρξη της ζωής. A team of scientists using highly sensitive radio telescopes has discovered the first complex organic chiral molecule in interstellar space. The molecule, propylene oxide (CH3CHOCH2), was found near the center of our Galaxy in an enormous star-forming cloud of dust and gas known as Sagittarius B2. Image credit: MPIfR / A. Weiß / University of Cologne / M. Koerber / A. Belloche

Πρόκειται για το οξείδιο του προπυλενίου, το οποίο ανιχνεύθηκε στο τεράστιο νέφος σκόνης και αερίων «Τοξότης Β2» (Sgr B2), που γεννά νέα άστρα. Είναι μικρότερο σε μέγεθος από τα αμινοξέα και δεν χρησιμοποιείται από τους ζωντανούς οργανισμούς, αλλά χρησιμοποιείται συχνά στην κατασκευή πλαστικών.

«Είναι το πρώτο μόριο που ανιχνεύεται στο διαστρικό χώρο, το οποίο έχει την ιδιότητα της χειρομορφίας, πράγμα που αποτελεί πρωτοποριακό άλμα στην κατανόηση του πώς τα πρόδρομα της ζωής μόρια δημιουργούνται στο σύμπαν και ποιές συνέπειες έχουν για την προέλευση της ζωής», δήλωσε ο χημικός Μπρετ ΜακΓκουάιρ του Εθνικού Παρατηρητηρίου Ραδιοαστρονομίας (NRAO) των ΗΠΑ.

Το οξείδιο του προπυλενίου είναι ανάμεσα στα πιο πολύπλοκα μόρια, από τα περίπου 180 που έχουν ανακαλυφθεί συνολικά μέχρι σήμερα στο διάστημα. Ένα από τα βασικά ερωτήματα είναι αν η ζωή στο σύμπαν, εφόσον υπάρχει και αλλού, χρησιμοποιεί τα ίδια χειρόμορφα μόρια. Το καθένα μόριο, καθώς δονείται, έχει τη δική του διακριτή «υπογραφή» στο ραδιοφάσμα. Προς το παρόν, οι επιστήμονες δεν είναι βέβαιοι αν το μόριο που ανακάλυψαν κοντά στο κέντρο του γαλαξία, είναι περισσότερο αριστερόστροφο ή δεξιόστροφο.

Οι ερευνητές έκαναν σχετική δημοσίευση στην επιθεώρηση «Science» και ανακοίνωση στο συνέδριο της Αμερικανικής Αστρονομικής Εταιρείας στην Καλιφόρνια. Όπως είπαν, η ανακάλυψη θα βοηθήσει τους επιστήμονες να καταλάβουν γιατί εμφανίσθηκε η χειρομορφία στο σύμπαν και γιατί η μία μορφή (το ένα εναντιομερές) ενός μορίου μπορεί να είναι πιο άφθονο σε σχέση με την άλλη μορφή.

Πηγή: B. McGuire & P.B. Carroll et al. Discovery of the interstellar chiral molecule propyleneoxide (CH3CHCH2O). Science, 2016 DOI:10.1126/science.aae0328