Os cientistas da NASA querem resolver um mistério: por que a vida “virou à esquerda?”

Quando NASA lançou uma espaçonave a um asteróide, os cientistas esperaram pacientemente pela chance de olhar para os pedaços do espaço Rock em um laboratório, esperando que respondesse a algumas das perguntas mais duradouras da humanidade.

Para Danny Glavin, um cientista sênior de amostra, ele queria resolver um mistério implacável no trabalho de sua vida: por que todos os seres vivos conhecidos são apenas baseados nas formas canhotas de AminoácidosAs moléculas que constroem proteínas?

Seu momento chegou quase uma década depois. Glavin e uma equipe de pesquisadores investigaram a coragem de Determinarum asteróide rico em carbono feito de pedregulhos frouxosMas o que eles encontraram jogou uma bola curva. Em vez de apoiar uma das principais hipóteses-que o sistema solar inicial favoreceu a variedade canhoto e trouxe esses ingredientes para a Terra Primitiva-não mostrou favoritismo.

“Eu tenho que admitir, fiquei um pouco desiludido ou decepcionado”, disse Glavin. “Eu senti que isso invalidou 20 anos de pesquisa em nosso laboratório e minha carreira”.

Muitos aminoácidos, sejam eles usados ​​em biologia ou não, vêm em duas formas de imagem espelhada. Cada molécula possui um átomo de carbono central com outros grupos de átomos presos, orientados em uma direção ou o reverso. Esta propriedade, chamado quiralidadeé como uma mão esquerda e direita: eles são semelhantes, mas se você os empilhasse, os polegares estariam pendurando maneiras opostas.

Na vida da Terra, os aminoácidos são sempre “canhotos” e açúcares, que compõem parcialmente a espinha dorsal do DNA, são sempre destros, dando à dupla hélice sua torção de assinatura à direita. A homogeneidade encontrada entre ambos é especialmente confusa para os cientistas, porque as versões esquerda e direita de todas essas moléculas estão igualmente disponíveis em misturas químicas não-vivos.

Praticamente falando, se todas as moléculas biológicas assumissem a forma reversa, isso pode funcionar muito bem. Então, se a vida poderia ter seguido o outro caminho, por que não? É uniforme “Handedness” um ingrediente secreto na receita da vida e, mais especificamente, fez isso ter Para virar à esquerda? O viés em relação aos aminoácidos canhotos começou no cosmos, ou aconteceu mais tarde neste planeta?

“Uma questão fundamental para todos nós é se a vida tinha que ser do jeito que é”, disse Irene Chen, professora de engenharia química e biomolecular da UCLA, que não estava envolvida no estudo de asteróides. “O universo está predisposto ao nosso tipo de vida, ou nossa biologia é o resultado de acidentes e acaso?”

A NASA escolheu o asteróide rico em carbono Bennu para estudar as origens químicas da vida.
Crédito: NASA

Os cientistas sabiam desde o início que usariam o material coletado pela missão de Osiris-Rex de US $ 800 milhões da NASA, abreviação de Origens, interpretação espectral, identificação de recursos e explorador de segurança-regolithanalisar a “mão” de aminoácidos individuais. Os fragmentos minerais de Bennu podem ser mais antigos que o sistema solar de 4,6 bilhões de anos. Esses grãos de Stardust poderia ter vindo de Estrelas morrendo ou Supernovas isso acabou levando à criação de o sol e planetas.

Para fazer o estudo, eles criaram uma espécie de “chá de Bennu”, fervendo uma pequena quantidade de rochas e poeira em água e ácidos para extrair compostos orgânicos. Em seguida, eles usaram técnicas de espectrometria de massa para identificar moléculas orgânicas, incluindo 14 dos 20 aminoácidos que a vida usa para construir proteínas, que realizam instruções genéticas. Alguns de as últimas descobertas foram publicados esta semana no diário Astronomia da natureza.

“Eu tenho que admitir, fiquei um pouco desiludido ou decepcionado. Senti que isso invalidou 20 anos de pesquisa em nosso laboratório e minha carreira”.

Nas últimas décadas, os pesquisadores descobriram que Meteoritos – Rochas que viajaram de espaço e aterrissou Na Terra-tiveram uma maior concentração de aminoácidos canhotos do que os destros, no bairro de 60 % a mais. Talvez as rochas espaciais entregassem os compostos que foram submetidos a reações químicas perto da Terra aberturas do mar profundo para formar as primeiras células. O resto é evolução, talvez.

Esses resultados, juntamente com o conhecimento de que as rochas espaciais bombardearam o planeta por eras, levaram os cientistas a acreditarem em asteróides antigos, as cápsulas do tempo do sistema solar, também revelariam mais aminoácidos canhotos. Se o sistema solar realmente abriga mais esquerdistas, talvez a luz polarizada no espaço fosse o culpado. Um pequeno favoritismo no ambiente pode se transformar em uma disparidade maior ao longo do tempo.

Os cientistas pensam que meteoritos e colisões do corpo planetário podem ter entregue origens da química da vida ao início da Terra, incluindo aminoácidos canhoto.
Crédito: Ilustração do Laboratório de Imagem Conceptual de Flight Center da NASA Goddard Flight Center

Mas os pesquisadores de Bennu encontraram esquerdistas e direito chegando igualmente. Agora, Glavin se pergunta se os estudos anteriores sobre meteoritos forem inválidos, talvez contaminados com proteínas terrestres quando caíram no chão. Jason Dworkin, cientista do projeto para o Missão Osiris-RexPensa que pode haver uma razão diferente para Bennu resultar da tendência.

“Bennu é um exemplo de um tipo de meteorito futuro que é muito frágil para sobreviver ao pouso na Terra e, portanto, não está realmente em nossas coleções”, disse Dworkin.

Talvez a realidade seja que o design da vida foi determinado por uma moeda. Uma vez estabelecido um padrão bem -sucedido, o modelo continuou através da evolução. Proteínas e enzimas, pequenos drivers dentro das células, se encaixam como um quebra -cabeça. Se a vida surgisse com aminoácidos canhotos, mudar para aminoácidos destros mais tarde pode ter impedido que tudo funcionasse. Existem vastas vantagens na uniformidade: se as pessoas fossem baseadas em aminoácidos destros, elas não seriam capazes de comer e digerir plantas ou produtos de origem animal com base em aminoácidos canhotos.

Os pesquisadores fizeram Versões espelhadas de proteínas biológicas com aminoácidos destros em um laboratório. Eles funcionam da mesma forma, mas são muito mais difíceis de destruir. As enzimas que normalmente as quebrariam são inúteis. Como o seu secador de cabelo em férias internacionais, a ferramenta não funcionará se o plugue e a tomada não corresponderem.

Um diagrama de uma versão canhota e destra de um aminoácido de um meteorito.
Crédito: Ilustração da NASA

Alguns cientistas que consideram as implicações desse problema expressaram preocupações sobre o desenvolvimento futuro de células espelhadas em laboratórios. Se as pessoas fossem infectadas com bactérias espelhadas prejudiciais, seus sistemas imunológicos podem ser indefesos, incapazes de travar qualquer tipo de contra -ataque. Um grupo de biólogos escreveu recentemente um artigo extenso sobre os riscos, conforme relatado por The New York Times.

Apesar da decepção de Glavin de que Bennu não tenha apresentado um viés de quiralidade, a pesquisa continua. Ele e seus colaboradores planejam estudar mais amostras do asteróide para investigar a mão de outros aminoácidos.

E pode haver um forro de prata: alguns astrobiologistas propuseram usando a mão desproporcional de moléculas como um Biossenhatura. Uma mistura uniforme de ambos os tipos em uma amostra extraterrestre pode sugerir que as moléculas foram feitas quimicamente sem o envolvimento dos seres vivos. Mas um excesso de um tipo pode ser uma pista para a vida alienígena.

“Francamente, na verdade pode facilitar a busca pela vida em alguns aspectos, porque não temos esse risco potencialmente de falso positivo”, disse Glavin. “Nós (poderíamos) acreditar que, se houver uma amplificação de um ou de outro, pode haver biologia por trás disso”.

ATUALIZAÇÃO: 3 de fevereiro de 2025, 16:28 EST Uma versão anterior desta história usou um nome incorreto para um professor de engenharia química e biomolecular na UCLA. O nome dela é Irene Chen.