Chiraliteit

Chiraliteit - Een beknopt overzicht
Alle levende organismen zijn opgebouwd uit bepaalde isomeren van aminozuren, dat wil zeggen aminozuren met een bepaalde oriëntatie of richting. Normale chemische reacties produceren zowel de links- als rechtshandige vormen van deze isomeren in gelijke hoeveelheden. Dat wordt een "racemisch mengsel" genoemd. Maar de eiwitten van de organellen in levende cellen bestaan volledig uit rechtshandige suikerisomeren en linkshandige aminozuren ("enantiomeren" genoemd). Omdat deze chemicaliën volledig bestaan uit slechts één van de twee mogelijke vormen, worden ze ook wel "homochiraal" genoemd; zij hebben slechts een enkele chiraliteit, dat wil zeggen dat ze of volledig linkshandig of volledig rechtshandig zijn. Een naturalistische verklaring voor de oorsprong van het leven zou daarom moeten kunnen uitleggen hoe naturalistische mechanismen de juiste "spiegelbeelden" kunnen voortbrengen van de bouwstenen die noodzakelijk zijn voor de vorming van de eerste zelfreplicerende levensvorm.

Chiraliteit - Een probleem voor het neodarwinisme
Chiraliteit is al lang een probleem voor mensen die in een naturalistische verklaring voor de oorsprong van het leven geloven. Als DNA en RNA niet homochiraal zouden zijn, dan zouden ze geen complementaire verbindingen tot stand kunnen brengen. Dat betekent dat racemisch DNA en RNA zich niet kan vermenigvuldigen. Levende wezens hebben een moleculaire machinerie die homochiraliteit voortbrengt, maar "ongeleide" chemische reacties produceren mengsels die uit gelijke aantallen linkshandige en rechtshandige isomeren bestaan. Deze mensels worden "racematen" genoemd. Er is geen mechanisme bekend waarmee racematische polypeptiden de specifieke vormen zouden kunnen voortbrengen die vereist zijn voor enzymen. Bovendien zal een aminozuur met de verkeerde chiraliteit de stabiliserende alfa-helix in eiwitten verstoren. Als er ook maar een klein aantal met de verkeerde chiraliteit aanwezig zou zijn, dan zou DNA niet tot een spiraalvorm kunnen stabiliseren en dus geen lange ketens kunnen vormen. Er is slechts een klein aantal moleculen met de verkeerde chiraliteit nodig om de RNA-replicatie een halt toe te roepen.

Het probleem van de chiraliteit is cruciaal voor het idee van abiogenese; het idee dat leven kan voortkomen uit niet-levende materie. Voorstanders van een dergelijk model moeten vragen beantwoorden als: "Wat was er eerst: chiraliteit of leven?" Als je gelooft dat chiraliteit er eerst was, dan geef je toe dat de benodigde structuren en processen voor de vorming van leven onmogelijk zouden zijn zonder linkshandige aminozuren en rechtshandige suikers. Je zult dan de oorsprong van deze homochiraliteit eerst moeten uitleggen. Maar als je gelooft dat het leven er eerst was, dan beweer je dat chiraliteit niet belangrijk was voor de oorsprong van die benodigde structuren en processen. Je zult dan een bijzonder betoog moeten houden voor een volledig verschillend metabolisme in de "protobionten" en dan bijvoorbeeld de sleutelrol negeren die polypeptide homopolymeren spelen in de waterstofgebonden netwerken voor het transport van protonen en elektronen. Bovendien moet je dan ook nog de succesvolle overgang naar de tegenwoordige homochiraliteit kunnen uitleggen; een probleem dat wellicht nog onoverkomelijker is. De logische conclusie is dat homochiraliteit en leven gelijktijdig zijn ontstaan.

Chiraliteit - Samenvatting
De oorsprong van homochiraliteit is van fundamenteel belang voor het onderzoek naar de oorsprong van het leven, omdat niet-homochirale mengsels van aminozuren en suikers niet bevorderlijk zijn voor de vorming van RNA, DNA en eiwitten; de bouwstenen van alle levende organismen. Er is nog steeds geen naturalistische verklaring die beschrijft hoe homochiraliteit zou kunnen zijn ontstaan uit volledig materialistische processen. Processen die het enantiomerische overschot van de correcte aminozuren of nucleïdezuren kunnen bevorderen, blijken slechts heel bescheiden toenames van het percentage van dergelijke eiwitten voort te brengen, maar vereisen tegelijkertijd onrealistische laboratoriumcondities.

Leer meer!