Prawoskrętne DNA - przypadek? Nie sądzę!

DNA wszystkich istot żywych na Ziemi jest prawoskrętną podwójną spiralą. W teorii jednakże mogłoby być odwrotnie. Gdyby poukładać atomy w symetryczny, “lustrzany” sposób, wszystko powinno działać dokładnie tak samo. Kod genetyczny zawierałby te same informacje o bakteriach, myszach, ludziach, kukurydzy i słoniach, groziłyby nam te same choroby itd. A jednak z jakiegoś powodu życie na tej planecie postawiło na prawoskrętną helisę. Naukowcy przez lata zastanawiali się czemu tak jest.

Przyznam, że to zagadnienie nie spędzało mi nigdy snu z powiek. Jako ignorant tłumaczyłem sobie, że gdyby DNA było skręcone w drugą stronę, moglibyśmy prowadzić takie same rozważania. Ot, przypadek sprawił, że pierwotne prawoskrętne życie powstało ciut wcześniej i zdominowało biosferę, lub ewolucyjny zbieg okoliczności dał mu drobną przewagę. To mogło wystarczyć by alternatywa ekspresowo wyginęła lub by nigdy nie miała szansy się narodzić. Byłem w błędzie.

Podobnie traktowałem kwestię dominacji materii nad antymaterią we wszcheświecie. Skoro różnią się jedynie ładunkiem elektrycznym, to może naukowcy marnują czas łamiąc sobie głowy nad czymś całkowicie losowym. Może z tą przewagą jest jak z orzełkiem wypadającym na podrzuconej monecie. Szanse były 50/50 i po prostu tak wypadło, żyjąc w świecie pełnym antymaterii moglibyśmy zadawać dokładnie takie same pytania. Jednak mądrzejsi ode mnie, analizując pozostałości po Wielkim Wybuchu i wygląd Wszechświata wywnioskowali, że dysproporcji między materią a antymaterią nie da się wyjaśnić prostym zrządzeniem przypadku. Dziś już odkryto pewne różnice między materią i jej “lustrzanym odbiciem”, które przemawiają na korzyść tej pierwszej; poszukiwania jednak są dalekie od końca, bo zjawiska te nie wystarczą by wyjaśnić tak wielką przewagę zwykłej materii.

Tak samo skrętność DNA może nie być kwestią przypadku. Nowy eksperyment Centrum Biotechnologii Uniwersytetu Nebraska potwierdza hipotezę postawioną jeszcze w latach 60, że za kierunkiem skrętu helisy mogą stać fundamentalne prawa wszechświata. Promieniowanie kosmiczne, elektrony o dużej energii, mają to do siebie, że w większości są “lewoskrętne”. Pod tym pojęciem w fizyce kryje się związek między spinem cząstki a jej pędem. Bez wchodzenia w zawiłości fizyczne - lewoskrętnym elektronom znacznie łatwiej jest niszczyć lewoskrętne cząsteczki, prawoskrętne skuteczniej niszczą cząsteczki prawoskrętne. Tak jak łatwiej wkręcić śrubę w otwór z gwintem o odpowiednim kierunku. I tak się składa, że w promieniowaniu kosmicznym dominują elektrony lewoskrętne.

Dlaczego kosmiczne promieniowanie preferuje jeden kierunek? To zaskakująca właściwość oddziaływania słabego. Jedna z czterech (obok oddziaływań silnych, elektromagnetyzmu i grawitacji) fundamentalnych sił wszechświata zaskoczyła naukowców. Przyzwyczajeni do tego, że wyniki eksperymentu oglądanego w lustrze są identyczne z wynikami jakie uzyskują na lustrzanej kopii aparatury. Sprawdza się to w przypadku pozostałych sił, ale nie dla oddziaływania słabego. Dlatego też rozpad beta o którym pisałem trochę poruszając temat radioaktywności produkuje elektrony szczególnie groźne dla lewoskrętnych cząsteczek.

To fascynujące, że coś pozornie przypadkowego nie tylko takie nie jest, ale wręcz wynika z najbardziej podstawowych praw Wszechświata. Co jeszcze zdoła nas zadziwić swoją jedynie pozorną losowością?


Źródło:
Why is DNA right-handed? UNL finding supports hypothesis
Ilustracja wykonana przez fizyka Timothy'ego J. Gaya