Os cientistas da NASA querem resolver um mistério: por que a vida “virou à esquerda?”

Quando a NASA lançou uma espaçonave a um asteróide, os cientistas esperaram pacientemente a chance de olhar para os pedaços do espaço em um laboratório, esperando que respondesse a algumas das perguntas mais duradouras da humanidade. Para Danny Glavin, um cientista sênior de amostra, ele queria resolver um mistério implacável na obra de sua vida: por que todos os seres vivos conhecidos são baseados apenas nas formas canhotas de aminoácidos, as moléculas que constroem proteínas? Seu momento chegou quase uma década depois. Glavin e uma equipe de pesquisadores investigaram o areia de Bennu, um asteróide rico em carbono feito de pedregulhos frouxamente ligados, mas o que eles descobriram lhes lançaram uma bola curva. Em vez de apoiar uma das principais hipóteses-que o sistema solar inicial favoreceu a variedade canhoto e trouxe esses ingredientes para a Terra Primitiva-não mostrou favoritismo. “Eu tenho que admitir, fiquei um pouco desiludido ou decepcionado”, disse Glavin. “Eu senti que isso invalidou 20 anos de pesquisa em nosso laboratório e minha carreira”. Veja também: a amostra de asteróides da NASA revela química -chave que pode levar ao pesquisador da vida Jason Dworkin sustentar um frasco contendo uma amostra de Bennu. Crédito: NASA / James Tralie Muitos aminoácidos, sejam eles usados ​​em biologia ou não, vêm de duas formas de imagem espelhada. Cada molécula possui um átomo de carbono central com outros grupos de átomos presos, orientados em uma direção ou o reverso. Esta propriedade, chamada quiralidade, é como uma mão esquerda e direita: eles são semelhantes, mas se você os empilhasse, os polegares estariam engordando maneiras opostas. Na vida da Terra, os aminoácidos são sempre “canhotos” e açúcares , que compõem parcialmente a espinha dorsal do DNA, são sempre destros, dando à hélice dupla sua torção de assinatura à direita. A homogeneidade encontrada entre ambos é especialmente confusa para os cientistas, porque as versões esquerda e direita de todas essas moléculas estão igualmente disponíveis em misturas químicas não-vivos. Praticamente falando, se todas as moléculas biológicas assumissem a forma reversa, isso pode funcionar muito bem. Então, se a vida poderia ter seguido o outro caminho, por que não? A “mão” uniforme é um ingrediente secreto na receita da vida e, mais especificamente, teve que virar à esquerda? O viés em relação aos aminoácidos canhotos começou no cosmos, ou aconteceu mais tarde neste planeta? “Uma pergunta fundamental para todos nós é se a vida tinha que ser do jeito que é”, disse Iris Chen, professora de produtos químicos e engenharia biomolecular na UCLA, que não estava envolvida no estudo asteróide. “O universo está predisposto ao nosso tipo de vida, ou nossa biologia é o resultado de acidentes e acaso?” A NASA escolheu o asteróide rico em carbono Bennu para estudar as origens químicas da vida. Crédito: os cientistas da NASA sabiam desde o início que usariam o material coletado pela missão Osiris-Rex de US $ 800 milhões da NASA, abreviação de origens, interpretação espectral, identificação de recursos e explorador de segurança-regolith, para analisar a “entrega” de aminoácidos individuais. Os fragmentos minerais de Bennu podem ser mais antigos que o sistema solar de 4,6 bilhões de anos. Esses grãos de poeira estelar poderiam ter vindo de estrelas moribundas ou supernovas que acabaram levando à criação do sol e planetas. Velocidade de luz mashable Para estudar, eles prepararam uma espécie de “chá de bennu”, fervendo uma pequena quantidade de rochas e poeira em água e ácidos para extrair compostos orgânicos. Em seguida, eles usaram técnicas de espectrometria de massa para identificar moléculas orgânicas, incluindo 14 dos 20 aminoácidos que a vida usa para construir proteínas, que realizam instruções genéticas. Algumas das descobertas mais recentes foram publicadas nesta semana na revista Nature Astronomy. “Eu tenho que admitir, fiquei um pouco desiludido ou decepcionado. Senti que isso invalidou 20 anos de pesquisa em nosso laboratório e minha carreira”. Nas últimas décadas, os pesquisadores descobriram que os meteoritos-rochas que percorreram espaço e aterrissam na Terra-tiveram uma maior concentração de aminoácidos canhotos do que os destros, na vizinhança de 60 % a mais. Talvez as rochas espaciais entregassem os compostos que então foram submetidos a reações químicas próximas às aberturas do mar da Terra para formar as primeiras células. O resto é evolução, talvez. Esses resultados, juntamente com o conhecimento de que as rochas espaciais bombardearam o planeta por eras, levaram os cientistas a acreditarem em asteróides antigos, as cápsulas do tempo do sistema solar, também revelariam mais aminoácidos canhotos. Se o sistema solar realmente abriga mais esquerdistas, talvez a luz polarizada no espaço fosse o culpado. Um pequeno favoritismo no ambiente pode se transformar em uma disparidade maior ao longo do tempo. Os cientistas pensam que meteoritos e colisões do corpo planetário podem ter entregue origens da química da vida ao início da Terra, incluindo aminoácidos canhoto. Crédito: Ilustração conceitual do Laboratório de Imagem de Flight Space Center da NASA, mas os pesquisadores de Bennu encontraram esquerdistas e direito vindas igualmente. Agora, Glavin se pergunta se os estudos anteriores sobre meteoritos forem inválidos, talvez contaminados com proteínas terrestres quando caíram no chão. Jason Dworkin, cientista do projeto da missão Osiris-Rex, acha que pode haver uma razão diferente para Bennu resultar da tendência. “Bennu é um exemplo de um tipo de meteorito futuro que é muito frágil para sobreviver ao pouso na Terra e, portanto, não está realmente em nossas coleções”, disse Dworkin. Talvez a realidade seja que o design da vida foi determinado por uma moeda. Uma vez estabelecido um padrão bem -sucedido, o modelo continuou através da evolução. Proteínas e enzimas, pequenos drivers dentro das células, se encaixam como um quebra -cabeça. Se a vida surgisse com aminoácidos canhotos, mudar para aminoácidos destros mais tarde pode ter impedido que tudo funcionasse. Há vastas vantagens na uniformidade: se as pessoas fossem baseadas em aminoácidos destros, não seriam capazes de comer e digerir plantas ou produtos de origem animal com base em aminoácidos canhoto. Os pesquisadores fizeram versões espelhadas de proteínas biológicas com direito -Aminoácidos abordados em um laboratório. Eles funcionam da mesma forma, mas são muito mais difíceis de destruir. As enzimas que normalmente as quebrariam são inúteis. Como o seu secador de cabelo em férias internacionais, a ferramenta não funcionará se o plugue e a tomada não corresponderem. Um diagrama de uma versão canhota e destra de um aminoácido de um meteorito. Crédito: Ilustração da NASA Alguns cientistas, considerando as implicações desse problema, expressaram preocupações sobre o desenvolvimento futuro de células espelhadas em laboratórios. Se as pessoas fossem infectadas com bactérias espelhadas prejudiciais, seus sistemas imunológicos podem ser indefesos, incapazes de travar qualquer tipo de contra -ataque. Um grupo de biólogos escreveu recentemente um extenso artigo sobre os riscos, conforme relatado pelo New York Times. Apesar da decepção de Glavin de que Bennu não tenha apresentado um viés de quiralidade, a pesquisa continua. Ele e seus colaboradores planejam estudar mais amostras do asteróide para investigar a mão de outros aminoácidos. E pode haver um revestimento de prata: alguns astrobiologistas propuseram o uso da manutenção desproporcional das moléculas como uma biosseignatura. Uma mistura uniforme de ambos os tipos em uma amostra extraterrestre pode sugerir que as moléculas foram feitas quimicamente sem o envolvimento dos seres vivos. Mas um excesso de um tipo pode ser uma pista para a vida alienígena. “Francamente, na verdade pode facilitar a busca pela vida em alguns aspectos, porque não temos esse risco potencialmente de falso positivo”, disse Glavin. “Nós (poderíamos) acreditar que, se houver uma amplificação de um ou de outro, pode haver biologia por trás disso”.