Jak spolu souvisejí cukry a mimozemští inteligentní dinosauři? Po pravdě řečeno nijak, už proto, že o existenci mimozemských inteligentních dinosaurů nemáme sebemenší důkaz. Ale může-li se touto hypotetickou souvislostí zabývat respektovaný chemik z newyorské Columbia University a bývalý prezident American Chemical Society, snad to unese i náš web. I když to bude více o jednom mediálním selhání než o cukrech. Ale i k těm se dostaneme.

V dubnu 2012 publikoval Ronald Breslow v časopise Journal of the American Chemical Society článek Evidence for the Likely Origin of Homochirality in Amino Acids, Sugars, and Nucleosides on Prebiotic Earth (Doklad možného původu homochirality aminokyselin, cukrů a nukleosidů na prebiotické Zemi). O měsíc později ho opět stáhl, ale to je jiný příběh, o němž se také zmíníme. Zatím nám bude stačit, že důvodem ke stažení nebyl žádný podvod typu manipulace s daty nebo nějaká fatální chyba. Informace v článku obsažené stále platí. Plný text článku najdete na neoficiálním čínském zdroji zde (PDF).

Jak už titulek článku napovídá, Breslow se v něm zabýval jednou z dosud nedořešených otázek spojených s pozemským životem: tzv. homochiralitou důležitých stavebních prvků života. Všechny pozemské organismy totiž pro stavbu a fungování svých těl využívají (a biochemickými reakcemi produkují) výhradně L-aminokyseliny a D-cukry.

To je totiž tak:

Mnohé organické látky se mohou vyskytovat ve dvou zrcadlových formách. Levé (L) a pravé (D). Jejich sumární chemický vzorec je stejný, ale podle polohy některých skupin navázaných na hlavní kostru molekuly lze rozlišit dvě podoby, které se k sobě vzájemně mají jako levá a pravá ruka. Většinu fyzikálních a chemických vlastností mají stejných, ale liší se směrem, jímž stáčejí rovinu polarizovaného světla. Mohou se lišit také vůní nebo účinkem na organismus, což souvisí právě se způsobem, jakým organismy s těmito tzv. chirálními (z řeckého chiros – ruka) látkami zacházejí. Například jedna forma limonenu způsobuje vůni pomeranče, zatímco druhá citronu.

Levá a pravá forma chirální molekuly (na obr. aminokyseliny) se k sobě mají jako levá a pravá ruka. Zdroj: NASA

Levá a pravá forma chirální molekuly (na obr. aminokyseliny) se k sobě mají jako levá a pravá ruka. Zdroj: NASA

Chiralitu objevil roku 1848 Louis Pasteur, který později díky plísni, jež mu vyrostla na cukerném roztoku, přišel i na to, že organismy dávají přednost jen jedné formě. Viz také článek Svet za zrkadlom a pôvod života na Zemi (Vesmír 1/1997).

Pokud chemik některou z těchto látek připraví v laboratoři, získá směs, v níž jsou obě formy v poměru 1:1. Jak se tedy stalo, že život dává přednost L-aminokyselinám a D-cukrům, přičemž s jejich zrcadlovými podobami si neumí poradit?

Právě řešení této záhady se Breslow ve svém článku věnoval. Primární vysvětlení našel nikoli na Zemi, ale ve vesmíru. A díky tomu vstupují na scénu mimozemští dinosauři.

Od vtípku k tiskové zprávě

Breslow totiž svůj článek zakončil poněkud překvapivě: „Z této práce plyne, že jinde ve vesmíru mohou existovat životní formy založené na D-aminokyselinách a L-cukrech. (…) Takové formy života by mohly mít podobu vyspělých dinosaurů, pokud tam savci neměli to štěstí, že dinosauři vyhynuli po srážce s asteroidem, jako se to stalo na Zemi. Setkání s nimi by pro nás nemuselo dopadnout dobře.“

Byl to zjevný pokus o vtip či odlehčení jinak poměrně složitého tématu, protože jde o spekulaci, která postrádá oporu v evoluční teorii. Ano, jinde ve vesmíru mohou převládat L-cukry a D-aminokyseliny a životní formy, které je preferují. Ale existenci inteligentních dinosaurů to nijak neimplikuje. Evoluce neprobíhá podle předem daného plánu, který mohou narušit jen náhody typu srážky s asteroidem. Pokud jinde ve vesmíru existují vyšší formy života, velmi pravděpodobně se tamní organismy nijak zvlášť nepodobají těm pozemským.

Vtip to nebyl zrovna podařený, ale budiž. Sotva by stál za komentář, kdyby se do věci nevložilo tiskové oddělení American Chemical Society, které k Breslowově článku vydalo tiskovou zprávu. „Mohli by jiným planetám vládnout vyspělí dinosauři?“ ptal se titulek a hned v prvním odstavci se s tím autoři nemazali: „Nový výzkum podporuje možnost, že se na jiných planetách ve vesmíru mohly vyvinout vyspělé verze Tyrannosaura rex a dalších dinosaurů – nestvůrná stvoření s lidskou inteligencí a dovednostmi.“

Vtípek byl rázem povýšen na hlavní sdělení. A řada médií (např. britský Daily Mail) se jeho šíření ochotně ujala.

Kosmický původ nerovnováhy mezi L a D formami

Ronald Breslow, bývalý prezident American Chemical Society.

Ronald Breslow, bývalý prezident American Chemical Society. Autor: Douglas A. Lockard, licence CC BY-SA 3.0

Breslow se přitom věnoval něčemu zajímavějšímu. V článku shrnul dosavadní poznatky o možném kosmickém původu nerovnováhy mezi L a D formou biomolekul. Tato hypotéza získala pevnou půdu pod nohama roku 1969, kdy u australského Murchisonu dopadl meteorit, v němž vědci objevili řadu organických látek včetně aminokyselin.

Meteorit se sice při průletu atmosférou na povrchu rozžhavil do běla, ale chondritické meteority mají nízkou tepelnou vodivost, takže jeho jádro zůstalo obdivuhodně chladné – bylo stále schopno proměnit vodu v led. Díky tomu přečkaly organické látky kosmickou pouť bez úhony.

Už první výzkumy ukázaly, že v meteoritu L-forma aminokyseliny alaninu mírně převažuje nad D-formou. Toto zjištění se ještě dalo odbýt konstatováním, že může jít o pozemskou kontaminaci. Ale studie publikovaná roku 1997 v Science doložila, že v meteoritu je v mírném nadbytku i L-forma isovalinu a několika dalších aminokyselin, které na rozdíl od alaninu pozemské organismy ke stavbě proteinů ani k ničemu jinému nepoužívají. Kontaminace byla tím pádem ze hry.

Experimenty prokázaly, že kruhově polarizované UV záření, pocházející například z neutronových hvězd, selektivně ničí jednu z chirálních forem aminokyselin. Neutronové hvězdy vyzařují do jednoho směru světlo polarizované doleva, druhým doprava. Kosmických zdrojů kruhově polarizovaného UV záření existuje více. Každopádně jím lze vysvětlit, proč v meteoritech levá forma některých aminokyselin převládá nad pravou.

Stejnou selekcí mohly projít aminokyseliny v oblaku prachu, z nějž se později zformovala Země. A také je možné, že základní stavební prvky života na mladou Zemi přinesly komety a asteroidy.

Pozdější výzkum (PNAS, 2009) preferenci L-aminokyselin v meteoritu Murchison potvrdil a podobný nepoměr odhalil i v meteoritu Orgueil. Autoři však navrhli jiné vysvětlení související s chováním aminokyselin ve vodním prostředí (s nímž ostatně dále pracuje i Breslow).

Breslow dále popsal, jak se tyto aminokyseliny mohly chemickou reakcí za zvýšené teploty a katalytickým působením iontů mědi proměnit v další typy aminokyselin, které od nich preferenci levé formy „zdědily“.

Zmínil i způsob, jakým se zpočátku malý rozdíl v zastoupení obou forem mohl postupně zesilovat. Vyrovnaná směs obou forem je totiž ve vodě méně rozpustná než každá z forem zvlášť. Když se voda s rozpuštěnými kyselinami odpařovala, srážely se přednostně krystaly obsahující obě formy v poměru 1:1, čímž v roztoku pomalu rostl podíl L-formy.

Od aminokyselin k cukrům

Breslow dále představil i proces, který za katalýzy L-aminokyselinami vedl k tvorbě prvních D-cukrů. To vše ještě před vznikem života. Když se na Zemi objevily první organismy, bylo mnohem pravděpodobnější, že budou pracovat právě s L-aminokyselinami a D-cukry, které v prostředí převládaly. A jakmile si pro ně jednou nastavily svůj biochemický aparát, neexistovala už cesta zpátky. Vše živé od té doby umí zacházet právě s těmito formami.

Jak jsme již zmínili, Breslowův článek byl k větnu 2012 stažen, ale na rozdíl od řady jiných případů na tom není nic až tak ostudného. Breslow byl obviněn z toho, že v článku vykrádá sám sebe, protože použil pasáže ze svých starších textů bez uvedení zdroje. To je sice pravda, ale šlo o přehledový článek, ne o primární studii prezentující nové informace. Řada vědců se proto autora zastala. Poškodil ostatně hlavně sám sebe, „ošidil se“ o citace, ve vědeckém světě tak ceněné. (Jiná věc je, že se mohli cítit poškozeni vydavatelé jeho starších článků.)

Do debaty o vlivu kosmického kruhově polarizovaného UV záření na chirální molekuly nejnověji vstoupil článek publikovaný (zatím pouze on-line) letos v listopadu v časopise Nature Materials. Podle něj toto záření ovlivňuje také chirální chování některých anorganických nanostruktur. Autoři spekulují, že i tato skutečnost mohla v počátcích života sehrát jistou roli.

Abychom skončili podobně špatným vtipem jako Breslow: Až budete příště v kavárně žádat o cukr do kávy, nezapomeňte obsluze zdůraznit, že chcete sacharózu složenou z D-glukózy a D-fruktózy. L-forma by vám nemusela udělat dobře.

Titulní ilustrace: Julius Csotonyi

Další články tématu

Print Friendly