每日奇特生物学事实:镜像氨基酸

陶巴·奥尔巴赫在她关于多维空间和人类意识的引人入胜且内容广泛的演讲中,简要提到了一个事实,即生物体死亡后,其分子将逐渐改变“手性”——从违反熵定律的左手性偏爱恢复到数千年后的 50-50。

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点


我在本周末的麻省理工学院艺术、科学与技术中心研讨会上学到了许多有趣的东西,但有一个事实让我彻底震惊。陶巴·奥尔巴赫在她关于多维空间和人类意识的引人入胜且内容广泛的演讲中,陶巴·奥尔巴赫简要提到了一个事实,即生物体死亡后,其氨基酸将逐渐改变“手性”——从违反熵定律的左手性偏爱恢复到数千年后的 50-50

在有机化学实验室中产生的非生物氨基酸以其镜像风味的等量混合物形式存在。然而,在活细胞中,氨基酸几乎完全是左手性的,只有少数例外。活细胞制造的所有新蛋白质链都将具有 100% 的左手性氨基酸,但随着时间的推移,极小一部分会随机翻转为右手性。在体内不经常回收的蛋白质会在一生中积累这些翻转的氨基酸。研究人员通过估计每年每千个氨基酸大约发生一次翻转,已经能够通过观察牙釉质中氨基酸的手性来猜测人类的年龄,或者通过眼睛晶状体中氨基酸来猜测鲸鱼的年龄。

使用氨基酸的手性来测定已死亡很长时间的生物体的年代比较棘手,因为随机翻转的速率取决于温度(在像人类或鲸鱼这样的温血动物中,温度在足够长的时间内是稳定的,可以在其仍然活着时提供相当好的估计)。在具有相似“热历史”的地方,氨基酸测年可用于确定在更长时间尺度上生物体的相对年龄。


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天体生物学家也经常考虑氨基酸的手性。地球上所有生物都使用左手性版本这一事实引发了许多有趣的问题:是否存在我们尚未能探测到的右手性生物的“影子生物圈”?在陨石中发现的左手性氨基酸比例略高是否表明存在外星生命?生命是如何“选择”左手性版本的?

克里斯蒂娜·阿加帕基斯是一位生物学家、设计师和作家,她以生态学和进化论的方法研究合成生物学和生物工程。她在哈佛医学院的博士论文项目包括设计细菌代谢途径以生产氢燃料、植物的个性化基因工程、工程化光合内共生和奶酪气味组学。她与 Oscillator 和 Icosahedron Labs 合作,致力于展望生物技术和合成生物学设计的未来。

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