地球上の生命、そしておそらく宇宙のどこか他の生命の最も奇妙な側面の1つは、化学者、生物学者、理論物理学者を同様に困惑させる特徴です。 生命の各分子ビルディングブロック（アミノ酸と糖）には、双子があります。同一の双子ではなく、鏡像です。 あなたの右手があなたの左を映しているのと同じように、左利きの手袋に快適にフィットすることは決してありません。アミノ酸と糖は右と左の両方のバージョンがあります。 生物学的形状選択のこの現象は、ギリシア語の利き手から「キラリティー」と呼ばれます。
地球上では、生命に特徴的なアミノ酸はすべて「左利き」の形をしており、右利きのドッペルゲンガーと交換することはできません。 一方、地球上の生命に特徴的なすべての糖は「右利き」です。アミノ酸と糖の両方の反対の手は宇宙に存在しますが、既知の生物学的生命体では利用されていません。 （バクテリアの中には、実際に右利きのアミノ酸を左利きのバージョンに変換できるものもありますが、右利きのアミノ酸をそのまま使用することはできません。）つまり、地球上の糖とアミノ酸はどちらもホモキラルです。 。
40億年以上前、私たちの故郷の惑星が燃えるような気質の若い頃、生物学的構成要素とその鏡の反射の両方が存在していました。 実際、両者は現在も地球上に共存していますが、私たちが知っているように人生ではそうではありません。 確かに、実験室でアミノ酸、糖、またはそれらの前駆体分子のバッチを調理すると、常に左と右の50対50の混合物が得られます。 しかし、どういうわけか、地球の形成に続く無数の千年に生命が現れたとき、左利きのアミノ酸と右利きの糖だけが選択されました。
キラル分子は星間空間でも発見されています。 今年6月に国立電波天文台が発表した画期的な発見で、科学者たちは銀河の中心で右利きと左利きのどちらかの糖の構築に使用できる分子を特定しました。 片方の手がもう片方の手よりも多いかどうかはまだわかりませんが、この発見は、利き手の起源についてさらに明らかにすることができるさらなる実験の舞台を設定します。
大きな疑問はまだ残っています：どうして、そしてどうして人生は彼女の動物園のすべての生き物を構築するために2つの鏡面反射のうちの1つだけを選んだのですか？ 人生を始めるためにホモキラリティが必要ですか、それとも地上のビルディングブロックとその分身の両方を使用する生命体が存在する可能性がありますか？ ホモキラリティの種は星間空間の深さから生じたのか、それとも地球上で進化したのか？
OSIRIS-RExの概念図。 （NASA / Goddard /アリゾナ大学） メリーランド州グリーンベルトにあるNASAのゴダード宇宙飛行センターの宇宙化学研究所を率いるジェイソンドワークンは、これらの質問に答えようとする科学者にとっての課題の1つは、「初期の地球はなくなっており、数十億年の火山噴火、地震、流星の衝撃、そしてもちろん、生命そのものの深遠な地質学的影響が惑星を大きく変えたため、地球がどのように見えたかを知ることはほとんど不可能です人生が始まりました。 Dworkinの研究グループとNASAの同僚の多くがmet石に焦点を当てているのはこのためです。—石は、固体の地面にたどり着く宇宙残骸の残骸です。
「これらは45億年前のタイムカプセルです」とDworkin氏は言います。 「だから今、we石で集めたものは、地球に降り注いでいたものと非常によく似ています。」
Dworkinは、地球に近い小惑星BennuへのOSIRIS-RExミッションの主要な政府科学者でもあります。 今年9月に打ち上げられたこのミッションは、小惑星が太陽系をどのように動いているかをより良く理解するために、約1年かけて小惑星の測定を行います。 宇宙船のベヌとの時間が終わると、最終的な賞品を収集します。2023年に小惑星の表面からサンプルを回収して地球に持ち帰り、科学者が化学組成を研究できるようにします。 「私たちが行うことはすべて、その1つのサンプルの取得をサポートしています」とDworkin氏は言います。
科学者たちは、ホモキラリティーの起源について興味をそそる（決して決定的なものではありませんが）手掛かりを提供する特殊なtype石に似ているため、部分的にBennuを選択しました。 多くのmet石には、アミノ酸や糖を含む炭素ベースの分子が含まれていますが、これらは生命にふさわしい成分です。 Dworkinのグループは、数十個のmet石に含まれるこれらの「有機」化合物の組成を分析し、驚くべき結論に達しました。 多くの場合、例えばアミノ酸の左手バージョンと右手バージョンの両方が、等量で、正確に予想される量で見つかりました。 しかし、多くの場合、1つまたは複数の有機分子が、一方の手、時には非常に大きな手で過剰に検出されました。 これらの各ケース、およびこれまでにこの分野の他の研究者によって研究されたすべてのin石において、過剰な分子は地球上の生命にのみ見られる左巻きのアミノ酸でした。
Dworkinは、Bennuのサンプルがこの現象のさらに強力な証拠を提供する可能性があると述べています。 「one石は、1つは地面に落ちて汚染され、2つは親の体から離れています」とは異なり、Bennuにより、科学者はサンプルが小惑星のどこから来たかを正確に知ることができます。 彼らは「特別な措置」を講じており、地球の生物学から得たものがサンプルを汚染しないことを確認しています。 「したがって、2023年にBennuサンプルでこれらの（できれば）過剰なアミノ酸を取得すると、汚染によるものではないと確信できます」とDworkin氏は言います。
これまでのeo石からの証拠は、おそらく生命のないホモキラリティーを生み出す手段があることを示唆しています。 しかし、Dworkin氏は、「ホモキラリティと生命につながる化学がmet石、地球上のプロセス、あるいはその両方から来たのかどうかはわかりません」と述べています。 first石またはその小惑星の親、またはそもそも初期の地球。
仮説はたくさんあります。 たとえば、銀河の私たちの側で見られる偏光は、多くのアミノ酸の右利きバージョンをわずかではあるが顕著な量で破壊する可能性があります。 わずかに過剰な左利きのアミノ酸は、地球上の生物に見られるレベルに到達するために大幅に増幅する必要があります。
カリフォルニア州ラ・ホーヤにあるスクリップス研究所のドナ・ブラックモンドを陰謀するのは、この増幅プロセスです。 ブラックモンドは、ほぼ全キャリアにわたってホモキラリティの潜在的な化学的起源を研究してきました。 「化学プロセスと物理プロセスの何らかの組み合わせになると思います」と彼女は言います。 ブラックモンドのグループは現在、初期の地球で起こった化学反応が、生命の構成要素のみを生成するためにどのように揺れ動いたのかを発見しようとしています。 2006年に、彼女のチームは、わずかな過剰から始まる左利きのアミノ酸のみを増幅できることを示しました。 2011年に、彼らは増幅されたアミノ酸を使用して、RNAの前駆体を非常に過剰に生成できることを示しました。 （RNAは多くの科学者によって元の生物学的分子であると考えられています。）ブラックモンドおよび他の多くの化学者はこのタイプの化学で進歩を遂げましたが、存在する可能性のあるすべての化学および条件をモデル化することからまだ長い道のりです小惑星または幼若惑星で。
ブラックモンドはまた、人生を始めるためには、完全なホモキラリティが必要であることは明らかではありません。 「本当の極端な例は、完全にホモキラルなビルディングブロックのプールができるまで何も起こらないということです。おそらくそれは極端すぎると思います」と彼女は言います。 「DNAやRNAのような情報型ポリマーの作成を開始できました。おそらくホモキラリティができる前に」。今のところ、すべての科学者ができることは、ここ地球と私たちを取り巻く天体に関する分子についての質問です。 このパズルのもう1つのピースのロックを解除することを期待して、研究者は現在、星間空間に片手の過剰があるかどうかを判断するための新しい技術を開発しています。
それまでの間、地球上の生命は、神秘的で非対称的であり続けます。
