Opis projektu
Kosmiczne pochodzenie biologicznej homochiralności
Chiralność oznacza, jeden obiekt nie jest odbiciem lustrzanym drugiego obiektu. Obie formy cząsteczki chiralnej mają identyczne właściwości fizyczne i chemiczne, lecz w sposób całkowicie odmienny mogą oddziaływać z innymi cząsteczkami chiralnymi. Z przeprowadzonego niedawno badania wynika, że ryboza, element chiralny RNA, powstaje w symulowanych warunkach tworzenia się komet, co dowodzi obecności prekursorów materiału genetycznego w środowisku międzygwiezdnym. Homochiralność – stan odnoszący się do jednorodności chiralności – występuje, gdy biocząsteczki chiralne są syntetyzowane niesymetrycznie na drodze interakcji ze spolaryzowanymi kołowo fotonami w przestrzeni międzygwiezdnej. Badacze z finansowanego ze środków UE projektu A-LIFE przeprowadzą symulacje etapów ewolucyjnych zachodzących na Ziemi, zanim powstało na niej życie, aby wykazać, jak niejednorodne cząsteczki, powstałe wskutek zderzenia z meteorytem, organizują się w homochiralne prekursory biopolimerów.
Cel
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.
Dziedzina nauki
Program(-y)
Temat(-y)
System finansowania
ERC-STG - Starting GrantInstytucja przyjmująca
75794 Paris
Francja