ลองจินตนาการถึงโลกที่โปรตีนอาจประกอบด้วยโมเลกุลที่สะท้อนภาพในกระจก เช่นเดียวกับมือซ้ายและมือขวาของคุณ

เป็นเวลาหลายทศวรรษที่นักวิทยาศาสตร์รู้สึกสับสนว่าทำไมสิ่งมีชีวิตจึงใช้กรดอะมิโนที่ถนัดมือซ้ายเท่านั้น การศึกษาครั้งสำคัญที่ริเริ่มโดย NASA ได้ไขปริศนานี้ให้กระจ่างขึ้น โดยท้าทายสมมติฐานแบบเดิมเกี่ยวกับต้นกำเนิดของสิ่งมีชีวิตบนโลก

การเปลี่ยนแปลงกระบวนทัศน์ในการทำความเข้าใจความเป็นไครัลของสิ่งมีชีวิต

ความเป็นไครัลหรือ "ความถนัดมือซ้าย" เป็นคุณสมบัติพื้นฐานของโมเลกุล รวมถึงกรดอะมิโน ซึ่งเป็นองค์ประกอบพื้นฐานของโปรตีน ในสิ่งมีชีวิต กรดอะมิโนมีอยู่เฉพาะในรูปแบบถนัดมือซ้าย (กรดอะมิโน L) ​​เป็นเวลานานที่นักวิจัยเชื่อว่าความลำเอียงนี้ถูกกำหนดไว้ล่วงหน้าทางเคมีในช่วงแรกของการก่อตัวของโลก อย่างไรก็ตาม การวิจัยใหม่ของ NASA ได้พลิกทฤษฎีนี้ไปอย่างสิ้นเชิง

การศึกษาที่ตีพิมพ์ใน Nature Communications เผยให้เห็นว่า RNA ซึ่งเคยถือเป็นสารตั้งต้นที่มีศักยภาพของสิ่งมีชีวิตมาช้านาน ไม่ได้เอื้อต่อกรดอะมิโนที่ถนัดมือซ้ายโดยเนื้อแท้ การค้นพบนี้ท้าทายแนวคิดที่ยึดถือกันมายาวนานว่าความไม่สมดุลของโมเลกุลในชีวิตมีต้นกำเนิดมาจากความจำเป็นทางเคมี แต่กลับแสดงให้เห็นว่าการดำรงอยู่เพียงลำพังของชีวิตอาจเกิดขึ้นในภายหลังจากแรงกดดันทางวิวัฒนาการ

“ไครัลลิตี้แบบเดียวในชีวิตในที่สุดอาจไม่ใช่ผลจากการกำหนดทางเคมี แต่เป็นผลจากแรงผลักดันทางวิวัฒนาการที่ตามมา” ดร. อัลแบร์โต วาสเกซ-ซาลาซาร์ สมาชิกทีมวิจัยอธิบายในแถลงการณ์ต่อสื่อมวลชน

การทดลองกับสภาพของโลกยุคแรก

เพื่อสำรวจคำถามนี้ นักวิจัยได้จำลองสภาพของโลกยุคแรก พวกเขาได้ทำการทดลองชุดหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับไรโบไซม์ 15 แบบ ซึ่งเป็นเครื่องจักรโมเลกุลคล้าย RNA ที่สามารถช่วยในการสังเคราะห์โปรตีน เป้าหมายคือการสังเกตว่าโมเลกุลเหล่านี้แสดงความชอบต่อกรดอะมิโนที่ถนัดซ้ายหรือถนัดขวามากกว่ากัน น่าแปลกที่ผลการทดลองเผยให้เห็นว่าไม่มีความชอบที่สอดคล้องกันสำหรับกรดอะมิโนทั้งสองประเภท

การขาดอคตินี้ทำให้เกิดคำถามใหม่เกี่ยวกับความไม่สมมาตรของสิ่งมีชีวิต หากความชอบต่อกรดอะมิโนที่ถนัดซ้ายไม่ได้ถูกกำหนดไว้ล่วงหน้าทางเคมี แล้วอะไรเป็นแรงผลักดันให้สิ่งมีชีวิตรับเอาความถนัดทางโมเลกุลเฉพาะนี้ ผลการวิจัยเหล่านี้บ่งชี้ว่าการครอบงำของกรดอะมิโน L ในสิ่งมีชีวิตอาจได้รับอิทธิพลจากปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมหรือวิวัฒนาการในภายหลัง มากกว่าที่จะมาจากเคมีของโลกยุคแรก

เหตุใดไครัลลิตี้จึงมีความสำคัญ

ไครัลลิตี้มีความสำคัญต่อการทำความเข้าใจโครงสร้างโมเลกุลของสิ่งมีชีวิต ธรรมชาติที่ไม่สมมาตรของโมเลกุลทางชีวภาพมีความสำคัญต่อการทำงานของโมเลกุล โดยมีอิทธิพลต่อทุกสิ่งทุกอย่างตั้งแต่การพับตัวของโปรตีนไปจนถึงกิจกรรมของเอนไซม์ การทำความเข้าใจว่าโมเลกุลไครัลเกิดขึ้นได้อย่างไรจะช่วยให้เข้าใจถึงต้นกำเนิดของสิ่งมีชีวิตบนโลกและช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ประเมินศักยภาพของสิ่งมีชีวิตในที่อื่นๆ ในจักรวาลได้

ดร. เจสัน ดวอร์กิน นักวิทยาศาสตร์ของ NASA เน้นย้ำถึงนัยยะที่กว้างกว่าของการศึกษานี้ว่า “การทำความเข้าใจคุณสมบัติทางเคมีของสิ่งมีชีวิตสามารถเป็นแนวทางในการค้นหาสิ่งมีชีวิตภายในระบบสุริยะได้” นักวิทยาศาสตร์สามารถปรับปรุงเกณฑ์ในการระบุสิ่งมีชีวิตนอกโลกได้โดยการไขปริศนาต้นกำเนิดของโมเลกุลไครัล เนื่องจากการมีอยู่ของโมเลกุลไครัลอาจบ่งชี้ถึงกระบวนการทางชีววิทยาได้

นัยยะสำหรับการค้นหาสิ่งมีชีวิตนอกโลก

การศึกษานี้ให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับธรรมชาติขององค์ประกอบพื้นฐานของสิ่งมีชีวิตและการก่อตัวของสิ่งมีชีวิต หากโมเลกุลไครัลของสิ่งมีชีวิตไม่ได้ถูกกำหนดทางเคมี ก็จะเปิดโอกาสให้สิ่งมีชีวิตนอกโลกอาจไม่ยึดตามลักษณะโมเลกุลไครัลเดียวกันกับสิ่งมีชีวิตบนโลก ซึ่งจะขยายขอบเขตของการวิจัยด้านชีววิทยาดาราศาสตร์และส่งเสริมแนวทางที่เปิดกว้างมากขึ้นในการค้นหาสิ่งมีชีวิตในจักรวาล

ปริศนาที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้น

ผลการค้นพบของ NASA ไม่สามารถไขปริศนาของสิ่งมีชีวิตที่ถนัดซ้ายได้ แต่กลับเพิ่มความซับซ้อนเข้าไปอีกชั้นหนึ่ง การเปิดเผยว่า RNA และโมเลกุลที่คล้ายคลึงกันไม่มีอคติตามธรรมชาติต่อกรดอะมิโนที่ถนัดซ้ายนั้นท้าทายสมมติฐานพื้นฐานเกี่ยวกับต้นกำเนิดของสิ่งมีชีวิต ซึ่งทำให้ความสนใจเปลี่ยนไปจากเคมีก่อนชีวภาพไปสู่กระบวนการวิวัฒนาการ ซึ่งเปิดทิศทางใหม่สำหรับการวิจัยเกี่ยวกับต้นกำเนิดและความเป็นสากลของสิ่งมีชีวิต

ในขณะที่นักวิทยาศาสตร์ยังคงสืบสวนต่อไป การศึกษาครั้งนี้ทำหน้าที่เป็นเครื่องเตือนใจว่ายังมีสิ่งที่ต้องค้นพบอีกมากมายเกี่ยวกับจุดเริ่มต้นของสิ่งมีชีวิต นอกจากนี้ยังเน้นย้ำถึงปฏิสัมพันธ์อันซับซ้อนระหว่างเคมี ชีววิทยา และวิวัฒนาการที่หล่อหลอมโลกที่มีสิ่งมีชีวิตอยู่ การทำความเข้าใจเกี่ยวกับความถนัดทางโมเลกุลของสิ่งมีชีวิตอาจช่วยให้เราค้นพบไม่เพียงแค่ที่มาของเราเท่านั้น แต่ยังรวมถึงว่าสิ่งมีชีวิตอาจดำรงอยู่ที่ใดนอกโลกด้วย