LOS RAYOS CÓSMICOS PODRÍAN SER LA CAUSA DEL SESGO A LA DERECHA DE LAS CADENAS DE ADN Y ARN DE TODOS LOS SERES VIVOS DE LA TIERRA

Quantamagazine, , 29 de junio de 2020

Chrarlie Wood

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     Todas las hélices de ADN o ARN que funcionan como material genético son dextrógiras, es decir, tienen el giro hacia la derecha mirándolas de arriba hacia abajo.Así se ha observado de momento en todos los seres vivos de nuestro planeta.
     Por otro lado, los químicos y los biólogos no saben todavía la razón por la cual toda la vida conocida prefiere esta estructura. Hay que decir que las moléculas "quirales" (formas dextrógiras y levógiras ) existen en formas emparejadas que se reflejan entre sí de la misma manera que un guante derecho coincide con uno izquierdo. Todas las reacciones químicas conocidas producen incluso mezclas de ambos. En principio, una cadena de ADN o ARN levógira (con giro a la izquierda) debería ser tan válida como la dextrógira (aunque una quimera que combina las subunidades izquierda      Muchos investigadores creen que la selección ha sido aleatoria aleatoria: esas hebras genéticas diestras aparecieron primero, o en cantidades ligeramente mayores, y luego ya se perpetuaron. Pero algunos han pensado que la razón debe ser más profunda.
     Ahora, dos físicos han expuesto una teoría que conecta el giro invariable en el ADN natural con el comportamiento de las partículas fundamentales. La teoría, publicada en mayo en The Astrophysical Journal Letters, no explica cada paso de cómo la vida adquirió su poder actual, pero afirma que la forma del ADN y ARN terrestres no es accidental. Según Noémie Globus, astrofísica de alta energía de la Universidad de Nueva York y el Centro de Astrofísica Computacional del Instituto Flatiron investigadores, y Roger Blandford, un compañero astrofísico y ex director del instituto de la Universidad de Stanford, sugieren que nuestras espirales dextrógiras podrían deberse a una influencia inesperada de los rayos cósmicos.
     Los eventos físicos generalmente se rompen a la derecha tan a menudo como a la izquierda, pero las partículas de rayos cósmicos llamados piones  (partículas subatómicas también llamadas mesones) aprovechan una de las raras excepciones de la naturaleza. Cuando los piones decaen (se descomponen), el proceso se rige por la fuerza débil, la única fuerza fundamental con una asimetría de espejo conocida. Los piones que chocan contra la atmósfera producen lluvias de partículas que incluyen electrones y sus hermanos más pesados, muones, todos los cuales están equipados por la fuerza débil con la misma orientación magnética quiral en relación con su trayectoria. Las partículas rebotan a medida que atraviesan la atmósfera, dijo Globus, pero en general tienden a mantener su quiralidad preferida cuando se estrellan contra el suelo.

Entre los primeros organismos de la Tierra, algunos tenían hebras de ADN o ARN que se curvaban hacia la derecha y otras tenían hebras invertidas. Con una serie de modelos, los investigadores calcularon que las partículas sesgadas de rayos cósmicos eran cada vez más propensas a liberar un electrón de una hélice "viva" que de una "levógira", un evento que teóricamente causa mutaciones. El efecto sería pequeño pero sumados los efectos de miles de millones de rayos cósmicos se produciría un electrón libre adicional en una cadena "dextrógira". Quizás durante un millón de años, los rayos cósmicos podrían haber acelerado la evolución de nuestros primeros antepasados, permitiéndoles competir con sus rivales "levógiros".
 

Lucy Reading-Ikkanda; Cortesía de la Fundación Simons (adaptada por la revista Quanta)

 

 

 

La siguiente tarea de los investigadores fue someter a bacterias a los haces de electrones o muones quirales. Comprobaron que los muones quirales pueden mutar a los microbios fortaleciendo su argumento de que los rayos cósmicos empujaron a nuestros antepasados, pero aún así no explicaría por completo la quiralidad uniforme de la vida en la Tierra.

"Ese es un paso muy difícil", dijo Jason Dworkin, un astrobiólogo sénior en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA e investigador de la Colaboración Simons sobre los orígenes de la vida, "pero si esta [teoría] puede proporcionar un mecanismo diferente, otro La presión darwiniana, eso sería interesante.
     Ahora surge un problema: Las moléculas de aminoácidos simples que forman proteínas también existen en configuraciones "dextrógiras" aunque la quiralidad preferida para los aminoácidos es casi exclusivamente zurda. . Las moléculas en exceso podrían ser los afortunados sobrevivientes de miles de millones de años de exposición a la luz polarizada circularmente, una colección de haces que giran en espiral en la misma dirección que, según han demostrado los experimentos, puede destruir un tipo de aminoácido un poco más a fondo que el otro.
Globus y Blandford consideraron que los rayos cósmicos podrían unir fuerzas con la luz polarizada para dar forma a los aminoácidos en los asteroides. En la Tierra, las dosis de rayos cósmicos, que serían necesarias para hacer una notable diferencia quiral, podrían resultar demasiado letales. Así, el hecho de que los investigadores luchen por encontrar una teoría que equilibre el aumento de la quiralidad contra la destrucción de materiales biológicos sugiere que nuestros antepasados ​​pudieron haber tenido la suerte de encontrar esa línea fina. Ello sugiere que podría haber alguna otra causa para explicar la quiralidad actual de las moléculas de ADN, ARN y hélices proteicas.

 

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