Scientia

Unul dintre misterele care învăluie originea vieţii şi procesele care au un rol activ în evoluţia acesteia este reprezentat de faptul că multe molecule importante în procesele biologice sunt molecule care prezintă o simetrie numită chiralitate.

În natură există o serie întreagă de molecule care se pot prezenta sub două forme care sunt una o imagine în oglindă a celeilalte, cum sunt, de exemplu, mâna noastră dreaptă şi cea stângă. Această proprietate este descrisă de o simetrie, numită chiralitate (de la cuvântul grec chiral, care înseamnă mână).

Cele două forme ale moleculelor chirale (nu toate moleculele au însă acest gen de simetrie) se mai numesc şi izomeri optici, deoarece au proprietatea de a roti planul luminii polarizate spre dreapta sau spre stânga.

Ce are însă de-a face toată această explicaţie a moleculelor chirale cu viaţa? Ei bine, viaţa se bazează pe molecule chirale care au făcut o „alegere” între dreapta şi stânga.

În ciuda faptului că poate ne-am aştepta ca în cadrul organismelor vii şi al proceselor fundamentale vieţii să fie implicate atât molecule de dreapta, cât şi de stânga în egală măsură, deci molecule chirale de ambele specii, în realitate nu este aşa. În procesele biologice sunt implicate aşa-numitele forme homochirale (deci care au aceeaşi chiralitate – ori de stânga, ori de dreapta).

Elementele structurale care alcătuiesc muşchii noştri, proteinele, precum şi glicogenul din ficatul şi sângele nostru sau enzimele şi hormonii sunt toate optic active.

Aminoacizii din proteine, de exemplu, sunt levogiri (adică de stânga, în limbajul de mai sus), în timp ce zaharidele ce compun ADN-ul şi ARN-ul celular şi din lanţul metabolic sunt dextrogire (de dreapta). Prezenţa unei singure molecule cu chiralitatea necorespunzătoare în structura ADN-ului ar distruge stabilitatea acestuia; ADN-ul nu ar mai putea stoca informaţie şi, astfel, nu ar mai putea susţine viaţa. În natură există însă ambele forme de molecule – atât levogire, cât şi dextrogire. Se naşte deci întrebarea următoare: care este procesul care a dus la alegerea uneia dintre variante în procesele fundamentale vieţii?

Există chiar şi un exemplu tragic, petrecut în anii ’50-’60, care ne arată cât este de importantă alegerea corectă a chiralităţii moleculelor când e vorba de procesele biologice. În acei ani fusese pus în vânzare un medicament numit thalidomide pentru femeile însărcinate, cu scopul de a le elimina starea de greaţă şi ameţelile din prima perioadă a sarcinii.

În timp ce în forma sa „de stânga” (levogiră) acest medicament este un tranchilizant, în forma de dreapta (dextrogiră) poate avea efecte fatale asupra evoluţiei sarcinii, ducând la naşterea copiilor cu malformaţii. Şi este exact ceea ce li s-a întâmplat unora dintre femeile care au luat acest medicament.

De exemplu, în Anglia, 2.000 dintre femeile care au luat acest medicament au născut copii cu malformaţii. Dintre aceşti copii, doar 466 au supravieţuit. Medicamentul era produs într-un amestec egal de forme levogiră şi dextrogiră, iar forma „greşită” nu a fost îndepărtată din medicamente înainte de a fi puse în vânzare.

Cum de s-a ajuns în natură la această selecţie a moleculelor importante în procesele biologice, prin ce fel de procese? Fizicienii, biologii şi chimiştii sunt în căutarea explicaţiei. Anumiţi fizicieni încearcă să lege această selecţie de fizica particulelor elementare.

Un grup de chimişti din Germania a pus acest proces pe baza câmpului magnetic terestru – ceea ce nu pare însă plauzibil ţinând inclusiv cont de inversiunea polilor magnetici de-a lungul timpului. Alţii încearcă să găsească explicaţii mai „terestre”, cum ar fi una relativ recentă în care se presupune că argila ar fi putut avea la originea vieţii un rol de filtru care selecţiona molecule cu o anumită chiralitate.

Există, aşadar, multe mistere legate de originea şi evoluţia vieţii – printre care şi misterul prezentat în acest articol: moleculele importante în procesele biologice sunt ori „de dreapta” ori „de stânga”. Despre originea şi selecţia acestor molecule optic active la ora actuală există doar speculaţii, acest subiect fiind în continuare fascinant domeniu de studiu în multe domenii ale ştiinţei moderne.