Molekuly, ktoré sú základnými stavebnými zložkami života, sa typicky môžu nachádzať v dvoch formách, ľavej a pravej. Život si však vybral len jednu z nich. Prečo práve tú? Nové experimenty ponúkajú rôzne riešenia tejto starej otázky. Už si len vybrať.
Mnohé objekty majú tú vlastnosť, že sú nestotožniteľné so svojím zrkadlovým obrazom. Typickými príkladmi sú špirály, autobusy (dvere len na pravej strane) alebo naše dlane. Práve podľa gréckeho slova pre dlaň dostala táto vlastnosť názov chiralita a zrkadlové obrazy objektov nazývame pravá a ľavá forma. Nielen objekty z každodenného života, ale aj molekuly môžu byť chirálne. V živých organizmoch sa však nachádza len jedna z dvoch foriem, napríklad vždy len pravé cukry a ľavé aminokyseliny. Príčina tejto asymetrie je veľkou otvorenou otázkou vo vede.
Žiarenie z vesmíru
Jednou zo situácií, v ktorej sa prejavuje chiralita molekúl, je ich vplyv na svetlo. Experimenty, v ktorých rôzne látky otáčali nimi prechádzajúce polarizované svetlo, dokonca naštartovali skúmanie chirality v chémii. Pôvodná myšlienka bola, že tak ako látky ovplyvňujú svetlo, aj intenzívne polarizované svetlo – ktoré tiež môže byť pravotočivé alebo ľavotočivé – ovplyvnilo to, ako sa usporiadali atómy do molekúl. Výpočty však ukazujú, že ani taký silný zdroj ako supernova nedokáže vyprodukovať dostatočne intenzívne svetlo, ktoré by vysvetlilo dominanciu len jednej z foriem molekúl.
Z vesmíru však na Zem nedopadá len svetlo, ale aj prúdy vysokoenergetických častíc. Tie vo vrchných vrstvách atmosféry narážajú do atómov, čím vznikajú nové častice – mióny a tie dopadajú na zemský povrch. Mióny tiež majú pravú a ľavú formu a keďže vznikajú procesmi riadenými slabou jadrovou silou rozlišujúcou medzi týmito formami, v atmosfére sa tvorí iba pravá forma. Tá potom rôzne vyráža elektróny z pravých a ľavých molekúl, čo následne ovplyvňuje ich reaktivitu alebo tiež vznik mutácií v živých organizmoch. Napriek tomu, že tento efekt bol pozorovaný v laboratóriu, tiež má problém s intenzitou vesmírneho žiarenia – slabé žiarenie nespôsobí úplnú dominanciu jednej z foriem, silné zasa molekuly príliš poškodí.
Dole na Zemi
Ďalšia skupina hypotéz sa po zdroji asymetrie nepozerá hore do vesmíru, ale doslova až pod povrch, konkrétne pod hladinu plytkých jazierok (teda prostredie, o ktorom uvažoval už Charles Darwin). Tentoraz však o nich vedci uvažujú v súvislosti s javom navrhnutým pred asi 25 rokmi. Ide o tzv. chiralitou indukovanú spinovú separáciu (CISS), čo je v súčasnosti často skúmaný jav, pretože by mohol mať využitie pri miniaturizácii elektroniky na molekulové rozmery. Pri CISS sa elektróny v molekule rozdelia na jej konce podľa svojho spinu – i keď nejde o presnú predstavu, spin si možno vizualizovať ako rotáciu častice okolo svojej osi (doľava alebo doprava), pričom v pravej a ľavej molekule sú spiny elektrónov vymenené.
Keďže elektrónový spin súvisí s magnetickými vlastnosťami molekúl, pravé a ľavé molekuly by boli inak priťahované k magnetickým kryštálom v plytkých jazierkach (tie sa tam zvyknú nachádzať). Toto rôzne priťahovanie spôsobuje, že pri povrchu kryštálu začne dominovať iba jedna z dvoch foriem molekuly. Počiatočná prevaha jednej z foriem sa potom môže nabaľovať ďalej. Ide o samoorganizujúci sa proces, keď molekuly ďalej magnetizujú kryštál, ktorý potom priťahuje ďalšie molekuly atď. Vedci Dimitar Sasselov a Furkan Ozturk z Harvardovej univerzity to ukázali na molekule, ktorá je predchodcom súčasných nukleových kyselín, teda jedných z najdôležitejších látok v živých organizmoch. Spomínaný proces však nie je univerzálny – nič nebráni molekulám vo vedľajšom jazierku vybrať si opačný zrkadlový obraz. Veľká otázka asymetrie života tak naďalej nie je definitívne zodpovedaná, pribudli však nové nádejné smery skúmania.
Lukáš Konečný
Univerzita v Tromsø, Nórsko
