Spegelliv

Spegelliv (även kallat spegelbildsliv ) är en hypotetisk livsform med spegelreflekterade molekylära byggstenar. Möjligheten av spegelliv diskuterades först av Louis Pasteur . Även om denna alternativa livsform inte har upptäckts i naturen, pågår redan försök att bygga en spegelbildsversion av biologins molekylära maskineri.

Homokiralitet

Många av de essentiella molekylerna för livet på jorden kan existera i två spegelbildsformer, kallade "vänsterhänta" och "högerhänta", men levande organismer använder inte båda. Proteiner består uteslutande av vänsterhänta aminosyror ; RNA och DNA innehåller endast högerhänta sockerarter . Detta fenomen är känt som homokiralitet . Det är inte känt om homokiralitet uppstod före eller efter livet, om livets byggstenar måste ha denna speciella kiralitet, eller faktiskt om livet behöver vara homokiralt. Proteinkedjor byggda av aminosyror med blandad kiralitet tenderar inte att vikas eller fungera som katalysatorer, men spegelbildsproteiner har konstruerats som fungerar på samma sätt men på substrat med motsatt handenhet.

Konceptet

Hypotetiskt är det möjligt att återskapa ett helt ekosystem nerifrån och upp, i spegelform.

Framsteg inom syntetisk biologi , som att syntetisera virus sedan 2002, delvis syntetiska bakterier 2010 eller syntetiska ribosomer 2013, kan leda till möjligheten att helt syntetisera en levande cell från små molekyler, där vi skulle kunna använda spegelbildsversioner (enantiomerer ) av livets byggstensmolekyler, istället för de vanliga. Vissa proteiner har syntetiserats i spegelbildsversioner, inklusive polymeras 2016.

Rekonstruering av vanliga livsformer i spegelbildsform, med hjälp av spegelbildsreflektion (kiral) av deras cellulära komponenter, skulle kunna uppnås genom att ersätta vänsterhänta aminosyror med högerhänta, för att skapa spegelreflektioner av alla vanliga proteiner. Analogt kunde vi få reflekterade sockerarter, DNA etc., på vilka reflekterade enzymer skulle fungera perfekt. Slutligen skulle vi få en normalt fungerande spegelreflektion av en naturlig organism - en kiral motsvarighetsorganism.

Elektromagnetisk kraft (kemi) är oförändrad under sådan molekylär reflektionstransformation ( P-symmetri) . Det finns en liten förändring av svaga interaktioner under reflektion, vilket kan ge mycket små korrigeringar, men dessa korrigeringar är många storleksordningar lägre än termiskt brus - nästan säkert för små för att ändra någon biokemi. Det finns emellertid också teorier om att svaga interaktioner kan ha en större effekt på längre nukleinsyror eller proteinkedjor, vilket resulterar i mycket mindre effektiv omvandling av spegelribozymer eller enzymer än normala ribozymer eller enzymer.

Spegeldjur skulle behöva livnära sig på reflekterad mat, producerad av reflekterade växter. Spegelvirus skulle inte kunna attackera naturliga celler, precis som naturliga virus inte skulle kunna attackera spegelceller.

Spegelliv innebär potentiella faror. Till exempel kan en chiral-spegelversion av cyanobakterier , som bara behöver akirala näringsämnen och ljus för fotosyntes , ta över jordens ekosystem på grund av brist på naturliga fiender, vilket stör botten av näringskedjan genom att producera spegelversioner av de nödvändiga sockerarterna. Vissa bakterier kan smälta L-glukos ; undantag som detta skulle ge vissa sällsynta livsformer en oväntad fördel.

Direkta ansökningar

Direkt applicering av spegelkirala organismer kan vara massproduktion av enantiomerer (spegelbild) av molekyler som produceras av normalt liv.

• Enantiorena läkemedel - vissa läkemedel har känt olika aktivitet beroende på enantiomer form,
• Aptamers ( L -ribonukleinsyraaptamers ): "Det gör spegelbildsbiokemi till en potentiellt lukrativ verksamhet. Ett företag som hoppas på det är Noxxon Pharma i Berlin. Det använder mödosam kemisk syntes för att göra spegelbildsformer av korta DNA- eller RNA-strängar kallas aptamerer, som binder till terapeutiska mål såsom proteiner i kroppen för att blockera deras aktivitet. Företaget har flera spegel-aptamer-kandidater i mänskliga försök för sjukdomar inklusive cancer; tanken är att deras effektivitet kan förbättras eftersom de inte bryts ned av kroppens enzymer. En process för att replikera spegelbilds-DNA skulle kunna erbjuda en mycket enklare väg att göra aptamererna, säger Sven Klussmann, Noxxon Pharmas forskningschef."
• L-Glucose , enantiomer av standardglukos , för vilken tester visade att det smakar som standardsocker, men inte metaboliseras på samma sätt. Det marknadsfördes dock aldrig på grund av alltför höga tillverkningskostnader. Nyare forskning tillåter billig produktion med högt utbyte, men författarna konstaterar att det inte är användbart som sötningsmedel på grund av laxerande effekter.

I fiktion

Skapandet av en spegelmänniska är grunden för 1950 Arthur C. Clarkes berättelse " Technical Error ", från The Collected Stories. I denna berättelse förvandlar en fysisk olycka en person till sin spegelbild, spekulativt förklarad av resor genom en fjärde fysisk dimension.

I Star Trek -romanen från 1970 Spock Must Die! av James Blish, USS Enterprises vetenskapsman replikeras i spegelform av ett transportolycka. Han låser in sig på sjukrummet där han kan syntetisera spegelformer av grundläggande näringsämnen som behövs för hans överlevnad.

En utomjordisk maskin som vänder på kiralitet, och en blodsymbiot som bara fungerar korrekt när den är i en kiralitet, var centrala i Roger Zelaznys roman Dörröppningar i sanden från 1976 .

På titelplaneten i Sheri S. Teppers roman Grass från 1989 har vissa livsformer utvecklats för att använda den högerhänta isomeren av alanin .

I Mass Effect- serien diskuteras kiraliteten hos aminosyror i livsmedel ofta i både dialog- och encyklopedifiler.

I science fiction-romanen Cibola Burn från 2014 av James SA Corey har planeten Ilus inhemskt liv med delvis speglad kiralitet. Detta gör mänskliga kolonister oförmögna att smälta inhemsk flora och fauna, och komplicerar avsevärt konventionellt jordbruk. Följaktligen måste kolonisterna förlita sig på hydroponiskt jordbruk och matimport.

I Daniel Suarez -romanen Change Agent från 2017 avslöjas en antagonist, Otto, med smeknamnet "Mirror Man", för att vara en genetiskt konstruerad spegelmänniska. Han betraktar andra människor med förakt och får dem att känna en oförklarlig avstötning av sin närvaro.

Se även

• Xenobiologi
• Spegelmateria - En hypotetisk form av materia som endast växelverkar svagt med normal materia, som kan bilda spegelplaneter, potentiellt bebodda av spegelmaterialiv.