Spiegelleben - Mirror life

Spiegel Leben (auch als Spiegelbild - life ) ist eine hypothetische Form des Lebens mit spiegelreflektierten Molekülbausteine. Die Möglichkeit des Spiegellebens wurde zuerst von Louis Pasteur diskutiert . Obwohl diese alternative Lebensform in der Natur noch nicht entdeckt wurde, gibt es bereits Bemühungen, eine spiegelbildliche Version der molekularen Maschinerie der Biologie zu bauen.

Homochiralität

Viele der essentiellen Moleküle für das Leben auf der Erde können in zwei spiegelbildlichen Formen existieren, die als "linkshändig" und "rechtshändig" bezeichnet werden, aber lebende Organismen verwenden nicht beides. Proteine bestehen ausschließlich aus linkshändigen Aminosäuren ; RNA und DNA enthalten nur rechtshändige Zucker . Dieses Phänomen wird als Homochiralität bezeichnet . Es ist nicht bekannt, ob Homochiralität vor oder nach dem Leben entstanden ist, ob die Bausteine ​​des Lebens diese besondere Chiralität aufweisen müssen oder ob das Leben homochiral sein muss. Proteinketten, die aus Aminosäuren mit gemischter Chiralität aufgebaut sind, neigen dazu, sich nicht zu falten oder als Katalysatoren zu fungieren, aber es wurden spiegelbildliche Proteine ​​konstruiert, die auf dieselbe Weise funktionieren, jedoch auf Substraten mit entgegengesetzter Händigkeit.

Das Konzept

Hypothetisch ist es möglich, ein ganzes Ökosystem von Grund auf spiegelbildlich nachzubauen.

Fortschritte in der synthetischen Biologie , wie die Synthese von Viren seit 2002, teilsynthetischen Bakterien im Jahr 2010 oder synthetischen Ribosomen im Jahr 2013, könnten zu der Möglichkeit führen, eine lebende Zelle aus kleinen Molekülen vollständig zu synthetisieren, wobei wir spiegelbildliche Versionen ( Enantiomere ) von . verwenden könnten die Bausteinmoleküle des Lebens anstelle der Standardmoleküle. Einige Proteine ​​wurden in spiegelbildlichen Versionen synthetisiert, darunter Polymerase im Jahr 2016.

Die Rekonstruktion regulärer Lebensformen in spiegelbildlicher Form unter Verwendung der spiegelbildlichen (chiralen) Reflexion ihrer zellulären Bestandteile könnte erreicht werden, indem linkshändige Aminosäuren durch rechtshändige ersetzt werden, um Spiegelreflexionen aller regulären Proteine ​​​​zu erzeugen. Analog könnten wir reflektierte Zucker, DNA usw. erhalten, an denen reflektierte Enzyme perfekt funktionieren würden. Schließlich würden wir eine normal funktionierende Spiegelung eines natürlichen Organismus erhalten – ein chiraler Gegenorganismus.

Die elektromagnetische Kraft (Chemie) bleibt bei einer solchen molekularen Reflexionstransformation ( P-Symmetrie ) unverändert . Es gibt eine kleine Änderung schwacher Wechselwirkungen unter Reflexion, die zu sehr kleinen Korrekturen führen kann, aber diese Korrekturen sind um viele Größenordnungen niedriger als das thermische Rauschen – mit ziemlicher Sicherheit zu winzig, um irgendeine Biochemie zu verändern. Es gibt jedoch auch Theorien, dass schwache Wechselwirkungen einen größeren Effekt auf längere Nukleinsäuren oder Proteinketten haben können, was zu einer viel weniger effizienten Umwandlung von Spiegel-Ribozymen oder Enzymen führt als normale Ribozymen oder Enzyme.

Spiegeltiere müssten sich von reflektierter Nahrung ernähren, die von reflektierten Pflanzen produziert wird. Spiegelviren wären nicht in der Lage, natürliche Zellen anzugreifen, genauso wie natürliche Viren Spiegelzellen nicht angreifen könnten.

Spiegelleben birgt potenzielle Gefahren. Zum Beispiel könnte eine chirale Spiegelversion von Cyanobakterien , die nur achirale Nährstoffe und Licht für die Photosynthese benötigt , das Ökosystem der Erde aufgrund fehlender natürlicher Feinde übernehmen und den Boden der Nahrungskette stören, indem sie Spiegelversionen der benötigten Zucker produziert. Einige Bakterien können L-Glucose verdauen ; Ausnahmen wie diese würden einigen seltenen Lebensformen einen unerwarteten Vorteil verschaffen.

Direktbewerbungen

Die direkte Anwendung von spiegelchiralen Organismen kann die Massenproduktion von Enantiomeren (Spiegelbild) von Molekülen sein, die vom normalen Leben produziert werden.

• Enantiomerenreine Arzneimittel - einige Arzneimittel haben je nach enantiomerer Form unterschiedliche Wirkungen,
• Aptamere ( L- Ribonukleinsäure-Aptamere ): „Das macht die spiegelbildliche Biochemie zu einem potenziell lukrativen Geschäft. Ein Unternehmen, das sich das erhofft, ist Noxxon Pharma in Berlin. Sie stellt mittels aufwendiger chemischer Synthese spiegelbildliche Formen von kurzen DNA- oder RNA-Strängen her.“ sogenannte Aptamere, die an therapeutische Ziele wie Proteine ​​im Körper binden, um ihre Aktivität zu blockieren. Das Unternehmen hat mehrere Spiegel-Aptamer-Kandidaten in Humanstudien für Krankheiten wie Krebs. Die Idee ist, dass ihre Wirksamkeit verbessert werden könnte, weil sie nicht abgebaut werden Ein Verfahren zur Replikation von spiegelbildlicher DNA könnte einen viel einfacheren Weg zur Herstellung der Aptamere bieten, sagt Sven Klussmann, Chief Scientific Officer von Noxxon Pharma."
• L-Glucose , Enantiomer von Standard - Glukose , für die Tests zeigten , dass es schmeckt mag Standard Zucker, aber nicht die gleiche Art und Weise verstoffwechselt wird. Es wurde jedoch aufgrund zu hoher Herstellungskosten nie vermarktet. Neuere Forschungen ermöglichen eine kostengünstige Produktion mit hohen Ausbeuten, die Autoren geben jedoch an, dass es aufgrund abführender Wirkungen nicht als Süßungsmittel verwendet werden kann.

In der Fiktion

Die Erschaffung eines Spiegelmenschen ist die Grundlage von Arthur C. Clarkes Geschichte „ Technischer Fehler “ aus dem Jahr 1950 aus The Collected Stories. In dieser Geschichte verwandelt ein physischer Unfall einen Menschen in sein Spiegelbild, spekulativ erklärt durch eine Reise durch eine vierte physische Dimension.

In dem 1970er Star Trek- Roman „ Spock Must Die! “ von James Blish wird der Wissenschaftsoffizier der USS Enterprise durch ein Transporter-Unglück spiegelverkehrt nachgebildet. Er sperrt sich im Krankenrevier ein, wo er Spiegelformen von Grundnährstoffen synthetisieren kann, die er für sein Überleben braucht.

Eine außerirdische Maschine, die die Chiralität umkehrt, und ein Blutsymbiont, der nur in einer Chiralität richtig funktioniert, waren von zentraler Bedeutung für Roger Zelaznys Roman Doorways in the Sand von 1976 .

Auf dem Titelplaneten von Sheri S. Teppers 1989 erschienenem Roman Grass haben sich einige Lebensformen so entwickelt, dass sie das rechtshändige Isomer von Alanin verwenden .

In dem 2014 erschienenen Science-Fiction-Roman Cibola Burn von James SA Corey hat der Planet Ilus indigenes Leben mit teilweise gespiegelter Chiralität. Dies macht menschliche Kolonisten unfähig, einheimische Flora und Fauna zu verdauen, und erschwert die konventionelle Landwirtschaft erheblich. Folglich sind die Kolonisten auf hydroponische Landwirtschaft und Nahrungsmittelimporte angewiesen.

Im Roman "Change Agent" von Daniel Suarez aus dem Jahr 2017 entpuppt sich der Antagonist Otto mit dem Spitznamen "Mirror Man" als gentechnisch veränderter Spiegelmensch. Er betrachtet andere Menschen mit Verachtung und lässt sie durch seine bloße Anwesenheit eine unerklärliche Abscheu empfinden.

Siehe auch

• Xenobiologie
• Spiegelmaterie - Eine hypothetische Form von Materie, die nur schwach mit normaler Materie interagiert, die Spiegelplaneten bilden könnte, die möglicherweise von Spiegelmaterie-Leben bewohnt werden.

Verweise