Chiraliteit

by | apr 3, 2017 | Onderwijs, Scheikunde

Wanneer men in het laboratorium met veel moeite aminozuren en suikers (de belangrijkste bouwstenen van het leven) fabriceert, dan ontstaan bij dit proces gelijke hoeveelheden links- en rechtsdraaiende moleculen. Voor de bouw van levende cellen kunnen echter bijna uitsluitend linksdraaiende moleculen gebruikt worden. Rechtsdraaiende moleculen zijn vaak giftig voor de cel. Aangezien reeds het genoom van de eenvoudigste bekende levensvorm uit ongeveer een half miljoen bouwstenen bestaat, is het op natuurlijke wijze koppelen van voldoende linksdraaiend basismateriaal uitgesloten.

Chiraliteit.wikipedia

Zowel de basisbouwstenen van het erfmateriaal alsook de proteïnen, hebben de eigenschap, dat hun beeld en spiegelbeeld zoals de rechter en de linker hand niet uitwisselbaar zijn. Deze eigenschap noemt men chiraliteit.

De fabricage van chirale moleculen is doorgaans zeer lastig en vereist in elk geval het aanwezig zijn van chirale informatie (bijvoorbeeld een chirale katalysator). Bij elk chemisch proces, waarbij aminozuren en suikers worden gemaakt, ontstaan gelijke delen links- en rechtshandige moleculen.

“Voor het ontstaan van leven moet op één of ander moment de beslissing ten gunste van van links- of rechtsdraaiende moleculen gevallen zijn. Op het terrein van de levende organismen stelt men zich voor, dat de concurrentie van individuen en soorten tot selectieprocessen geleid kunnen hebben. Bij  een mengsel van stoffen met chemisch gelijke energie inhoud van beide componenten is een op concurrentie gebaseerd selectie proces ondenkbaar.”1

Aminozuren uit het heelal?

Een verklaring daarvoor, hoe het in het model van de oersoeptheorie kon, dat uitsluitend linksdraaiende aminozuren elkaar troffen, vond de chemicus Ronald Breslow van de Columbia University in New York. Tijdens een bijeenkomst van de American Chemical Society in New Orleans deelde hij mee, dat aminozuren die op een meteoriet op aarde terechtkwamen, aan een straling blootgesteld waren, die eerder de rechtsdraaiende aminozuren vernietigde. Op die wijze zou een overmaat van linksdraaiende aminozuren kunnen ontstaan.

Nu konden Breslow en zijn collega’s in het laboratorium simuleren hoe zich links- en rechtsdraaiende aminozuren bij het kristalliseren met elkaar verbinden, zo dat slechts die aminozuren in het water opgelost achterbleven, die geen partner vinden. Wanneer de komeet meer links als rechtsdraaiende aminozuren transporteerde, zou in een dergelijk proces een oplossing ontstaan die bijna alleen nog linksdraaiende aminozuren bevatte.2 Overigens kan men aannemen dat een onbeduidende overmaat van links- of rechtsdraaiende aminozuren in een geologische omgeving snel weer opgeheven zou worden.3K. Dose, Präbiotische Evolution und der Ursprung des Lebens, Chemie unserer Zeit 21, 1987, blz. 177-185.

Bacteriën uit rechtsdraaiende aminozuren

Daar er op aarde een paar bacteriën zijn, die opgebouwd zijn uit rechtsdraaiende aminozuren, moeten er tenminste twee verschillende kometen op aarde ingeslagen zijn. Daarbij moeten twee keer alle 20(!) verschillende aminozuren, die voor de bouw van een levende cel nodig zijn, in voldoende mate ontstaan zijn.

Voetnoten

  1. Junker en Scherer, Evolutie. Het nieuwe studieboek (Urk: De Oude Wereld), blz. 108.
  2. Spiegel Online, Chemiker simulieren Siegeszug linksdrehender Moleküle, 7 april 2008, http://www.spiegel.de/wissenschaft/mensch/0,1518,545766,00.html
M
"

Artikelen

Artikelen