Projektbeschreibung
Dem kosmischen Ursprung der biologischen Homochiralität auf der Spur
Objekte sind dann chiral, wenn sie nicht mit ihren Spiegelbildern überlagerbar sind. Die beiden Formen eines chiralen Moleküls weisen identische physikalische und chemische Eigenschaften auf, aber sie können unterschiedlich mit anderen chiralen Molekülen interagieren. Eine kürzlich durchgeführte Studie hat offenbart, dass sich die chirale Einheit der RNS, die Ribose, unter simulierten Kometenbedingungen bildet, was als Beweis für die Realisierbarkeit von Vorläufern genetischen Materials in interstellaren Umgebungen gilt. Homochiralität, d. h. ein einheitlicher Chiralitätssinn, kann auftreten, wenn chirale Biomoleküle durch Wechselwirkung mit zirkular polarisierten Photonen im interstellaren Raum auf asymmetrische Weise synthetisiert werden. Das EU-finanzierte Projekt A-LIFE wird die Entwicklungsstufen auf der Urerde simulieren, um vorzuführen, wie sich heterogene, durch einen Meteoriteneinschlag entstandene Moleküle zu homochiralen Präbiopolymeren zusammensetzen.
Ziel
What is responsible for the emergence of homochirality, the almost exclusive use of one enantiomer over its mirror image? And what led to the evolution of life’s homochiral biopolymers, DNA/RNA, proteins and lipids, where all the constituent monomers exhibit the same handedness?
Based on in-situ observations and laboratory studies, we propose that this handedness occurs when chiral biomolecules are synthesized asymmetrically through interaction with circularly polarized photons in interstellar space. The ultimate goal of this project will be to demonstrate how the diverse set of heterogeneous enantioenriched molecules, available from meteoritic impact, assembles into homochiral pre-biopolymers, by simulating the evolutionary stages on early Earth. My recent research has shown that the central chiral unit of RNA, ribose, forms readily under simulated comet conditions and this has provided valuable new insights into the accessibility of precursors of genetic material in interstellar environments. The significance of this project arises due to the current lack of experimental demonstration that amino acids, sugars and lipids can simultaneously and asymmetrically be synthesized by a universal physical selection process.
A synergistic methodology will be developed to build a unified theory for the origin of all chiral biological building blocks and their assembly into homochiral supramolecular entities. For the first time, advanced analyses of astrophysical-relevant samples, asymmetric photochemistry triggered by circularly polarized synchrotron and laser sources, and chiral amplification due to polymerization processes will be combined. Intermediates and autocatalytic reaction kinetics will be monitored and supported by quantum calculations to understand the underlying processes. A unified theory on the asymmetric formation and self-assembly of life’s biopolymers is groundbreaking and will impact the whole conceptual foundation of the origin of life.
Wissenschaftliches Gebiet
Programm/Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
ERC-STG - Starting GrantGastgebende Einrichtung
75794 Paris
Frankreich