Hoe is het leven erin geslaagd chiraal te zijn?

[Delerium]

Chiraal: 1 van de twee mogelijke spiegelbeelden van moleculen aannemen; herkenbaar aan links of rechtsdraaiend.

ALLE aminozuren die in de vrije natuur voorkomen hebben een linksdraaiend chiraal centrum. Deze enantiozuivere eigenschappen maken veel onderdelen van het leven mogelijk. Oprollen van DNA en eiwitten zij slechts delen daarvan. Het volledig enantiozuiver zijn van aminozuren en ook suikers is 1 van de grote artefacten van het leven. De vraag is alleen: hoe heeft zoiets kunnen ontstaan?

In de oersoep zullen gerust aminozuren aanwezig zijn geweest, maar dat moet een racemisch mengsel zijn geweest (evenveel links als rechtsdraaiend: netto mengsel). De bron der enantioselectiviteit is tot heden een raadsel.

1 van de serieuze mogelijkheden zijn de formaties van kristallen op de oceaanbodem. Bepaalde Calciet-kristallen kunnen elkaar spiegelbeelden zijn in roosteropbouw. het vermoeden bestaat dat linksdraaiende aminozuren op 1 van de oppervlakte van deze kristallen stabieler is dan op de andere. Dan rest mij de vraag hoe een chiraal oppervlak erin slaagt deze chiraliteit te verplaatsen naar de eerste levende moleculen (deze waren al linksdraaiend).
De daaropvolgende vragen zijn dan zoiets dat AL het leven een oorsprong vind in 1 'levend' molecuul (aangezien het onwaarschijnlijk is dat deze complexe interacties massaal voorkwamen). Ook interesant is de vraag: zou er in den beginne ook een rechtsdraaiende tak van levensvormen ontstaan zijn (die inmiddels is uitgestorven)?

[Ortep]

Op woensdag 26 december 2001 17:07 schreef ecteinascidin het volgende:
Ook interesant is de vraag: zou er in den beginne ook een rechtsdraaiende tak van levensvormen ontstaan zijn (die inmiddels is uitgestorven)?

Misschien wel. Ik kan me voorstellen dat er in het begin allerlei soorten 'starts' waren. En zodra er eentje om wat voor reden dan ook iets beter werkt dan een ander, neemt hij het direkt over. En dat hoeft geen 'hogere' reden te hebben dan: Het linksdraaiende leven had toevallig meer voedingsstoffen ter beschikking of net een iets gunstiger temperatuur. Gewoon in de modderpoel er naast ofzo. Misschien was die poel simpelweg iets groter zodat ze meer kans op overleven hadden. Hij droogde bv net niet uit in de zomer. Of als het diep in de zee gebeurde dan was er net wel of net niet een vulkanische uitbarsting in de buurt.

Als dat je een voordeel van 1.01 tegen 1 geeft moet je eens uitrekenen wat er na 1000 'generaties' gebeurd is. En als 'links' eenmaal een voorsprong heeft dan haalt rechts dat nooit meer in. Links pakt dan steeds meer voedingsstoffen voor de neus van rechts weg. En bij een zelfde 'mutatiegraad' in procenten uitgedrukt is het aantal mutaties bij links ook groter. Dat helpt dan weer bij het aanpassen aan veranderende omstandigheden.

[Verwijderd]

hmm... ik vreesch dat ik hier geen zinnig antwoord op kan geven.

[KeX]

Het recht van de sterkste is inderdaad wel op macroscopisch niveau voor veel zaken in de evolutie een verklaring van overleven, maar of je dat op een dergelijke schaal kunt toepassen vraag ik me af. De werking van dergelijke sleutel-slot situaties zijn voor mij altijd onbegrijpelijk gebleven. Overigens denk ik dat een theorie waarbij alles vanuit één oermolekuul ontstaan is niet vreemd. Het is dan een stap terug vanuit de redenatie dat alles uit ééncelligen is ontstaan maar wel in dezelfde denkwijze.

De vraag of er voorheen ook levendsvormen geweest zijn in de rechtsdraaiende tak zou ik dan willen uitbreiden. Zou dat dan een (zwakke) tegenhanger zijn geweest van de linksdraaiende tak of zou er een racemische levensvorm zijn geweest die door geëvolueerd is naar een zuiver enantiomeer ?

* KeX heeft dit altijd één van de meer fascinerende onderwerpen gevonden van de organische/bio chemie, maar daarbij ook altjd één van de minst begrijpelijke en tastbare

[Verwijderd]

[lol]
Heb ik je getriggerd?
relatie: [topic=361538/1/25]
[/lol]

[cryforhelp]

Je kan het natuurlijk ook vanuit een andere invalshoek bekijken:
stel nou dat die rechtsdraaiende tak wél bestaat maar dat die onzichtbaar is omdat alles daar rechtsdraaiend is en bij ons linksdraaiend. dan is dat waarschijnlijk een exact spiegelbeeld van ons universum.

Maar ja, dat kwam bij mij nou weer net op maar ik ben ook nogal vatbaar voor dit soort theorieën als ze die op tv laten zien in weetikveel wat voor stomme tvserie...

[Ortep]

Op woensdag 26 december 2001 22:26 schreef cryforhelp het volgende:
Je kan het natuurlijk ook vanuit een andere invalshoek bekijken:
stel nou dat die rechtsdraaiende tak wél bestaat maar dat die onzichtbaar is omdat alles daar rechtsdraaiend is en bij ons linksdraaiend.

We zouden geen enkel probleem hebben om rechtsdraaiend leven te zien hoor. Het ziet er niet anders uit. Maar een biefstuk van rechtsdraaiend vlees zou behoorlijk minder voedzaam zijn.

[Delerium]

Rechtsdraaiende aminozuren komen anders wel in reageerbuizen op mijn lab voor, dus zo speciaal is dat nou ook weer niet.

100% linksdraaiend is iig vrij uniek. Indien zoiets uit een evenwicht zou bestaan (zelfs een gekatalyseerd evenwicht) dan bestaat er nog steeds alstijd een deel rechtsdraaiende meuk.. Op grond van een eventueel gekatalyseerde linksdraaiende voorkeur zou je nog een significante rechtsdraaiende hoeveelheid verwachten.

[edit], interesse voor dit onderwerp is omdat dit een groter mysterie is dan het leven zelf.... Komt nog bij dat ik 4 maanden terug zoiets in de Sciam tegenkwam .

[Tupolev]

Op woensdag 26 december 2001 23:58 schreef ecteinascidin het volgende:
Indien zoiets uit een evenwicht zou bestaan (zelfs een gekatalyseerd evenwicht) dan bestaat er nog steeds alstijd een deel rechtsdraaiende meuk.. Op grond van een eventueel gekatalyseerde linksdraaiende voorkeur zou je nog een significante rechtsdraaiende hoeveelheid verwachten.

Een katalysator heeft natuurlijk geen invloed op de evenwichtsligging, deze is nog altijd thermodynamisch bepaald. Enkel de evenwichtssituatie zal sneller bereikt worden bij toepassing van de kat.

[Ortep]

Op woensdag 26 december 2001 23:58 schreef ecteinascidin het volgende:
100% linksdraaiend is iig vrij uniek. Indien zoiets uit een evenwicht zou bestaan (zelfs een gekatalyseerd evenwicht) dan bestaat er nog steeds alstijd een deel rechtsdraaiende meuk.. Op grond van een eventueel gekatalyseerde linksdraaiende voorkeur zou je nog een significante rechtsdraaiende hoeveelheid verwachten.

Ik denk zeker dat een 'standaard oersoep' racemisch is. Maar die soep ontstaat vrij langzaam het is niet zo dat je in 14 dagen tijd de hele aarde vol met prut hebt. Maar als je eenmaal een 'replicatortje' hebt dat het goed doet schuift je verhouding totaal op. Die gaat dan als een razende aan de gang. De rest gaat immers willekeurig, alleen de replicator (Ik noem hem bewust nog geen leven) gaat vele malen sneller. Dus zal hij steeds meer overnemen. En de rest zal in een 50:50 mengsel blijven ontstaan. Maar dat mengsel heeft geen replicator eigenschappen. Stel de replicator is toevallig linksdraaiend, dan zal die vreselijk snel alle grondstoffen gaan opmaken. Daarna is er geen kans meer op nieuwe levensvormen omdat de amoniak uit de lucht zo'n beetje weg is. Als dat eenmaal gebeurd is dan is het 'over'

En katalyse verschuift het evenwicht niet. Maar eiwitten kunnen wel aminizuren vormen zodanig dat ze uitsluitend linksdraaiend zijn. En wie weet zijn het inderdaad die xtal vlakken geweest die er in eerste instantie al voor zorgden dat het mengsel niet 50:50 was maar 60:40 bv. Maar de 'overmaat' aan de verkeerde vorm verdwijnt vanzelf

Het is gewoon een kans geweest. Het is een beetje de vraag als: Wat toevallig dat de aarde precies de goede eigenschappen voor menselijk leven heeft, wat is daar de diepere achtergrond van. Daar moet iets achter zitten. Maar het is net andersom, we zijn mensen omdat de omstandigheden zo zijn zoals ze zijn.

Als de omstandigheden anders waren geweest, dan hadden we misschien methaan geademd en bloed op basis van amoniakcomplexen gehad. En dan hadden we met lichtsignalen geseind: Wat toevallig dat onze planeet Gloink precies de juiste eigenschappen heeft om onze 9 armige bolstructuur met een exoskelet van metallisch natrium in leven te houden. Stel je voor dat we vloeibaar water hadden gehad zeg, daar kan je toch niet mee leven je zou spontaan in brand vliegen.

Ik zie het als een 'non'probleem

[Verwijderd]

Op vrijdag 28 december 2001 21:40 schreef Ortep het volgende:
Als de omstandigheden anders waren geweest, dan hadden we misschien methaan geademd en bloed op basis van amoniakcomplexen gehad. En dan hadden we met lichtsignalen geseind: Wat toevallig dat onze planeet Gloink precies de juiste eigenschappen heeft om onze 9 armige bolstructuur met een exoskelet van metallisch natrium in leven te houden. Stel je voor dat we vloeibaar water hadden gehad zeg, daar kan je toch niet mee leven je zou spontaan in brand vliegen.

Een goede uitleg van een punt dat veel mensen gebruiken in het god vs. wetenschap discussies.

[Confusion]

Ik wil even opmerken dat ik de titel van dit onderwerp misleidend vind. 'Het leven' kan nergens in slagen, omdat het geen entiteit met een eigen wil is.

Dat het leven chiraal kan, voorzover ik zie, de volgende oorzaken hebben:
1) Op een zeker moment waren er iets meer L dan R (ik gebruik hier even R voor rechtsdraaiend, L voor linksdraaiend) vormen en omdat ze zich even snel konden vermenigvuldigen waren er uiteindelijk veel meer L dan R. Dit onder de aanname dat enkele van de eerste zelfreplicatoren al chiraal waren.

2) Een der eerste zeer succesvolle zelfreplicerende organismen (veel later in de evolutie dan puntje 1 dus!) gebruikte L-eiwitten en dit organisme was zo succesvol dat het de rest volkomen weggeconcureerd heeft en alle levensvormen afstammelingen van deze ene soort zijn.

3) Zoals eerder genoemd is de theorie dat de eerste ingewikkeldere moleculen zichzelf reproduceerden (of werden geproduceerd) met behulp van gesteentes, waarvan de ene vorm net iets makkelijker was dan de andere. Dit komt bij puntje 1 in de buurt.

[Verwijderd]

Op woensdag 26 december 2001 17:07 schreef ecteinascidin het volgende:
ALLE aminozuren die in de vrije natuur voorkomen hebben een linksdraaiend chiraal centrum. Deze enantiozuivere eigenschappen maken veel onderdelen van het leven mogelijk. Oprollen van DNA en eiwitten zij slechts delen daarvan. Het volledig enantiozuiver zijn van aminozuren en ook suikers is 1 van de grote artefacten van het leven.
De vraag is alleen: hoe heeft zoiets kunnen ontstaan?

m.i. geef je zelf het antwoord: leven is (kenneljk) alleen mogelijk als het gebaseerd is op moleculen met allen dezelfde draaing. Alle leven dat links en rechts combineert is geen lang leven beschoren, en bestaat dus niet.

belangrijker vraag lijkt me of er verschil is tussen links- en rechtsdraaiend afgezien vd spiegeling; of links op een of andere manier speciaal is waardoor het geschikter is voor leven.
Er is een wetenschapper die proeven wil doen mbt de werking van zwaartekracht op links- en rechtsdraaiende moleculen, om een eventueel verschil vast te kunnen stellen. Hij heeft nogal wat moeite om de nodige middelen toegewezen te krijgen.
Tot nu toe zijn er alleen vage aanwijzingen dat zo'n verschil er zou kunnen zijn.

[Tupolev]

Op vrijdag 28 december 2001 21:40 schreef Ortep het volgende:

[..]

En katalyse verschuift het evenwicht niet. Maar eiwitten kunnen wel aminizuren vormen zodanig dat ze uitsluitend linksdraaiend zijn. En wie weet zijn het inderdaad die xtal vlakken geweest die er in eerste instantie al voor zorgden dat het mengsel niet 50:50 was maar 60:40 bv. Maar de 'overmaat' aan de verkeerde vorm verdwijnt vanzelf

Volgens mij gaat het in dit geval niet over een evenwicht, maar over twee parallele reacties die in eerste instante even snel verlopen. En dus een 50/50 mengsel creeeren, maar door de katalysator gaat de ene reactie sneller lopen en ontstaat er een 60/40 mengsel (of zo)

[Ortep]

Op zaterdag 29 december 2001 17:27 schreef Tupolev het volgende:
Volgens mij gaat het in dit geval niet over een evenwicht, maar over twee parallele reacties die in eerste instante even snel verlopen. En dus een 50/50 mengsel creeeren, maar door de katalysator gaat de ene reactie sneller lopen en ontstaat er een 60/40 mengsel (of zo)

Grijns...een knappe katalisator is dat....

In een mengsel van aminiak en wat andere zooi wordt de zaak gewoon racemisch. En als je er een kat bij gooit gaat het hooguit sneller, maar nooit anders dan 50:50


Als je een eiwit gebruik zou dat kunnen...want dan bouw je dingen anders op dan met 'botte' chemische reacties. Dat eiwit legt dan een structuur op door zijn vorm. Maar juist in het begin is dat eiwit er niet. Dat is nu juist de probleemstelling.

[Tupolev]

Op zaterdag 29 december 2001 17:45 schreef Ortep het volgende:

[..]

Grijns...een knappe katalisator is dat....

Inderdaad, een stereoselectieve katalysator.