Elektronen lüften das Geheimnis der „Rechtshändigkeit“ des Lebens: Ursache der Chiralität gefunden
Ein internationales Wissenschaftlerteam unter der Leitung von Professor Yossi Paltiel von der Hebräischen Universität Jerusalem und Professor Ron Naaman vom Weizmann-Institut hat einen physikalischen Mechanismus entdeckt, der erklärt, warum lebende Organismen nur eine der beiden spiegelbildlichen Formen von Molekülen wählen. Dies berichtet Ixbt.com berichtet .
Viele für das Leben essenzielle Moleküle, wie Aminosäuren und Zucker, existieren in zwei spiegelbildlichen Formen, den sogenannten Enantiomeren. Obwohl sie chemisch identisch sind, nutzen biologische Systeme fast ausschließlich eine Art von Aminosäuren und die entgegengesetzte Chiralität bei Zuckern. Dieses als Homochiralität bekannte Phänomen war eines der größten Rätsel der Wissenschaft.
Die Autoren der Studie vermuten, dass die Ursache nicht in den Molekülen selbst liegt, sondern in der Art und Weise, wie Elektronen sie durchqueren. Wenn sich ein Elektron durch ein chirales Molekül bewegt, interagiert sein Spin (inneres Quantenmoment) bei spiegelbildlichen Formen unterschiedlich mit der Molekülstruktur. Dies führt zu unterschiedlichen Dynamiken beim Elektronentransport und bei der Wechselwirkung mit der magnetischen Umgebung für die beiden Enantiomere.
Theoretische Berechnungen und Experimente zeigten, dass spinabhängige Effekte kleine, aber messbare Unterschiede im Verhalten spiegelbildlicher Moleküle verursachen. Diese Unterschiede zeigen sich nur in der Dynamik und summieren sich im Laufe der Zeit, was zur Dominanz einer Form in biologischen Systemen führt.
Diese Entdeckung eröffnet eine neue Richtung bei der Erforschung des Ursprungs des Lebens. Die Studie beweist, dass nicht nur chemische, sondern auch physikalische Prozesse eine entscheidende Rolle bei der Wahl der Chiralität gespielt haben. Selbst ein minimaler Vorteil einer Form bei der Wechselwirkung mit der Umwelt kann zur globalen Dominanz dieser Form führen.
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