Życie przyszło do nas z kosmosu

Według prof. Breslowa pierwsze związki chemiczne pojawiły się na naszym globie przyniesione przez bombardujące Ziemię meteoryty. Związkami tymi były aminokwasy lewoskrętne, które w przeciwieństwie do prawoskrętnej odmiany zdołały przetrwać podróż przez przestrzeń kosmiczną. W efekcie prawie wszystkie organizmy istniejące obecnie na Ziemi - łącznie z nami, ludźmi - zbudowane z lewoskrętnych aminokwasów.

Specjalnie dla DZIENNIKA naukowiec opowiada o tajemnicach lewoskrętnego życia.

KATARZYNA TEKIEŃ: Jeżeli odtworzymy jakikolwiek podręcznik do biologii, przeczytamy w nim, że życie powstało na Ziemi niejako samo z siebie.

RONALD BRESLOW*: Tak. Według klasycznej koncepcji zalążki istnienia pojawiły się na Ziemi około 3 - 4 mld lat temu. Gazy wydzielane podczas formowania się planet dały wówczas początek pierwszej atmosferze ziemskiej. Składała się ona z głównie z wodoru i pary wodnej. Stopniowe ochładzanie się klimatu doprowadziło do skroplenia tej ostatniej i powstania na powierzchni naszej planety rozległych oceanów. Wypłukiwane ze skał minerały wraz z wodą utworzyły tzw. pierwotny bulion. Składał się on z pierwszych aminokwasów, z których następnie powstały białka proste i nukleotydy. Teorię tę potwierdził słynny eksperyment Stanleya Millera z 1953 r. Miller odtworzył w laboratorium warunki, jakie panowały na Ziemi, zanim pojawiło się na niej życie. Uzyskał w ten sposób 13 z około 20 aminokwasów budujących białka w żywych organizmach.

Pan jednak twierdzi, że ta klasyczna teoria nie wyjaśnia do końca początków życia na Ziemi.

Zgadza się. Aminokwasy występują bowiem w dwóch wersjach: lewoskrętnej i prawoskrętnej. Obie te odmiany stanowią swoje lustrzane odbicie, podobnie jak nasza prawa i lewa ręka. Aby powstało życie, białka muszą składać się z aminokwasów jednego rodzaju - pomieszanie dwóch symetrii całkowicie zmieniłoby właściwości protein. Co ciekawe, Miller w wyniku syntezy laboratoryjnej otrzymał zarówno lewoskrętne, jak i prawoskrętne aminokwasy. Tymczasem ziemskie organizmy żywe zbudowane są prawie wyłącznie z aminokwasów lewoskrętnych. Dlaczego? Klasyczna teoria tego nie wyjaśnia. Ja uważam, że zalążki istnienia przybyły na naszą planetę z przestrzeni kosmicznej.

W jaki sposób do tego doszło?

Lewoskrętne aminokwasy przywiozły na Ziemię meteoryty, które miliardy lat temu nieustannie bombardowały naszą planetę. Początkowo na ich powierzchni znajdowały się oba rodzaje aminokwasów. Jednak kiedy meteoryty przemierzały przestrzeń kosmiczną, musiały minąć gwiazdy neutronowe. Te obiekty astronomiczne stanowią jeden z końcowych etapów ewolucji gwiazdy i powstają w wyniku wybuchu supernowej lub zapadania się białego karła.

Co istotne, gwiazdy neutronowe emitują kołowo spolaryzowane światło, czyli promienie prawo- i lewoskrętne. Moim zdaniem meteoryty, które wylądowały na Ziemi, podczas kosmicznej wędrówki musiały natrafić na prawoskrętnie spolaryzowane światło pochodzące z gwiazd neutronowych. To ono właśnie zniszczyło większość prawoskrętnych aminokwasów. I dlatego na Ziemię doleciały głównie aminokwasy lewoskrętne.

Jakie są na to dowody?

Moją teorię potwierdzają badania meteorytów, które wylądowały w ubiegłym stuleciu na terytorium Stanów Zjednoczonych oraz Australii. Aminokwasy znajdujące się na ich powierzchni posiadały głównie lewoskrętną konfigurację.

Ale to jeszcze nie koniec. Wspólnie z Mindy Lavine z Uniwersytetu Columbia przeprowadziliśmy bowiem eksperyment, który miał na celu odtworzenie warunków panujących na naszej planecie miliardy lat temu. W laboratorium przeprowadziliśmy syntezę chemiczną aminokwasów, które znaleziono na powierzchni meteorytów. Były one zarówno prawo, jak i lewoskrętne, przy czym tych ostatnich było o kilkanaście procent więcej.

Oba rodzaje aminokwasów poddaliśmy następnie działaniu kwasów ketonowych oraz siarczanu miedzi i podgrzaliśmy do temperatury ok. 150 st. C. To właśnie działo się ze związkami chemicznymi, które trafiły na powierzchnię naszej planety miliardy lat temu. W wyniku reakcji chemicznych otrzymaliśmy aminokwasy wchodzące w skład białek, z których zbudowane są ziemskie organizmy żywe. Okazało się, że aminokwasów lewoskrętnych było od 20 do 30 proc. więcej niż prawoskrętnych.

Czyli prawoskrętne aminokwasy również istniały.

Tak, ale było ich znacznie mniej. A warunki panujące wówczas na naszej planecie sprawiły, że wkrótce praktycznie zupełnie zniknęły z jej powierzchni. Miliardy lat temu, gdy woda zaczęła parować, aminokwasy prawoskrętne zaczęły łączyć się z lewoskrętnymi i krystalizować. W wodzie, która pozostała, zostały wyłącznie aminokwasy lewoskrętne.

Czy w tej chwili na Ziemi istnieją jakiekolwiek organizmy zbudowane z prawoskrętnych aminokwasów?

Tylko niektóre bakterie i mięczaki zawierają kilka aminokwasów o prawoskrętnej konfiguracji. Obecność takich aminokwasów stanowi swoisty mechanizm obronny, bo enzymom, które przecież również są lewoskrętne, znacznie trudniej zniszczyć takie organizmy.

A czy w kosmosie może istnieć prawoskrętne życie?

Dlaczego nie? Życie powstało na Ziemi, ponieważ bombardujące ją meteoryty dostarczyły tu pierwsze jego zalążki. Jednak meteoryty lądują również na innych planetach. Jeżeli na ich powierzchni znajduje się woda oraz inne niezbędne związki chemiczne, być może narodziło się tam życie. Czy jest ono lewo- czy prawoskrętne? Wszystko zależy od tego, na jakie wiązki światła emitowane przez gwiazdy neutronowe natrafiły przemierzające kosmos meteoryty. Jeśli zostały poddane działaniu lewoskrętnie spolaryzowanych promieni, dostarczyły na inne planety prawoskrętne aminokwasy, czyli zalążki prawoskrętnego życia.

Jak może ono wyglądać?

Bardzo możliwe, że prawoskrętne organizmy mają zupełnie inny kształt niż te zbudowane z aminokwasów lewoskrętnych. Jeśli gdzieś w kosmosie powstało życie i rozwinęło się do tak wysokiego poziomu jak życie na Ziemi, być może znajdziemy tam ludzi, którzy są naszym lustrzanym odbiciem. Czasami przychodzi mi do głowy taka zabawna myśl, że być może gdzieś w kosmosie żyje człowiek, którego serce znajduje się po prawej stronie.

*Prof. Ronald Breslow jest wykładowcą na wydziale chemii Uniwersytetu Columbia w Nowym Jorku. Laureat wielu nagród naukowych, uhonorowany przez prezydenta USA prestiżowym National Medal of Science. Nagroda jego imienia przyznawana jest co roku w dziedzinie chemii mimetycznej.