Het raadsel van de eenhandigheid van leven

Het zoeken naar ondubbelzinnige tekens van leven

Ondanks we midden in de COVID-19 pandemie zitten, gaat er elke week een wereld voor me open. Ik kom er steeds meer achter hoeveel verschillende wetenschappen elkaar helpen in het beantwoorden van belangrijke onderzoeksvragen. Zeker als we het hebben over de definitie van leven zijn er over alle wetenschappen vele beschrijvingen te vinden. Samen hopen die een antwoord te kunnen geven op de vraag: "Wat is leven?". Deze week ging ik me meer verdiepen in de biologie en scheikunde van 'het leven'.

Vorige week heb ik verteld welke signalen van leven we op Aarde kunnen herkennen als we vanuit de ruimte naar de Aarde kijken. Met behulp van satellieten vinden we gassen in de atmosfeer, water en vegetatie op het aardoppervlak en over een langere tijd kunnen we de effecten van seizoenen en zelfs veranderingen in het klimaat herkennen.

We zijn opzoek naar planeten die deze zelfde (bio-)signalen van leven geven. Echter ontbreekt in dit lijstje nog één belangrijk en ondubbelzinnig¹ teken van leven: HOMOCHIRALITEIT.



HOMOCHIRALITEIT • de links of rechts-handigheid van moleculen die kenmerkend zijn voor leven.
Als je naar je handen kijkt zie je dat je linker hand het spiegelbeeld is van je rechter hand. Zo lijken je handen er hetzelfde uit te zien. Echter, wanneer je jouw twee handen op elkaar legt zie je dat de twee totaal verschillend zijn. Het zal je niet lukken om de twee spiegelbeelden op elkaar te leggen zodat je twee linker of twee rechter handen krijgt. (Ik zeg wel vaak dat ik twee linker handen heb, omdat ik erg onHANDig kan zijn). Objecten die niet op hun spiegelbeeld gelegd kunnen worden noemen we Chiraal. Dit staat ook wel bekend als asymmetrie. Soms is er echter wel een voorkeur voor een van de twee spiegelbeelden. Als we kijken naar mensen blijkt bijna 88% de rechterhand als schrijfhand te gebruiken. Vanuit origine is er net zoveel 'kans' dat dit de linkerhand was geweest. Dit specifieke voorbeeld hangt af van vele kleine genetische en andere invloeden.

Om asymmetrische, chirale moleculen te onderscheiden zeggen we ook dat ze links of rechts-handig zijn. Vanuit de theorie zou de kans op links en rechts-handige moleculen even groot moeten zijn. Alleen blijkt uit onderzoek dat bijna alle chirale moleculen in levende organismen in slechts één vorm gevonden worden. Uitsluitend links of uitsluitend rechts-handig. Zo zijn de suikers die we vinden allemaal rechtshandig, aminozuren en proteïnen linkshandig en DNA draait altijd rond in rechtshandige helices.

In de tekening hierboven vindt je een voorbeeld van het glucose molecuul, wat beter bekend staat als suiker. In het lab kunnen we met behulp van chemische processen suiker maken. Deze suiker zal op basis van kansberekeningen bestaan uit 50% links-handig (L-glucose) en 50% rechts-handig (D-glucose, ook wel dextrose). Ondanks dat L-glucose en D-glucose 'gewoon' elkaars spiegelbeeld zijn, zijn ze toch heel anders. Ons lichaam kan namelijk niets met de links-handige suikers. L-glucose proeft net zo zoet als D-glucose, maar we kunnen er geen calorieën uit halen. Het molecuul kan schade aanrichten aan je lever, maar ook opgeslagen worden in je darmen waar het voor fermentatie kan zorgen. Niet goed dus. Maar, wees maar niet bang: het leven op Aarde zorgt goed voor ons! ALLE SUIKERS die we in de natuur vinden zijn enkel D-glucose. Deze suikers worden in ons lichaam omgezet in energie. Elke cel van het menselijk lichaam heeft deze energie nodig om de metabolische functies uit te voeren die het leven ondersteunen. Daarom zien we het het bestaan van enkel rechtshandigheid van suikers in de natuur één van de tekenen van leven.

¹ Ondubbelzinnig wil zeggen dat als we dit vinden, er geen andere verklaring is dan dat er leven aanwezig is!