Hintergrund:
Chirale Moleküle oder Ionen sind Teilchen, die nicht durch Umklappen oder Drehen zueinander kongruent gemacht werden können. Die gleiche Eigenschaft gilt zum Beispiel für Ihre Hände, vorausgesetzt, Sie wurden ohne eine genetische Anomalie geboren; Wenn beide nach unten zeigen, befindet sich der Daumen auf der rechten Seite der linken Hand und auf der linken Seite der rechten Hand, im Gegensatz dazu, dass sich beide auf derselben Seite ihrer jeweiligen Hand befinden.
Spiegelleben bezieht sich auf hypothetische Lebensformen, deren Bausteine – Proteine, Aminosäuren usw. – eine andere Chiralität aufweisen als die des irdischen Lebens. In diesem Fall bedeutet das rechtshändige Aminosäuren und linkshändige Zucker, anstatt die linkshändigen Aminosäuren und rechtshändigen Zucker der Erde.
Nehmen wir an, Sie haben ein ganzes Ökosystem von Spiegelleben, das in jeder Hinsicht vollständig identisch mit dem der Erde ist, außer dass ihre Aminosäuren rechtsgängig und ihre Zucker linksgängig sind. Sagen wir auch, dass sich dieses Ökosystem seit Beginn des Lebens auf dem Planeten neben dem konventionelleren der Erde entwickelt hat, was bedeutet, dass es viele rechtshändige Aminosäuren und linkshändige Zucker gibt, damit diese hypothetischen Organismen nicht beraubt werden ihre Bausteine.
Wie dies geschah, ist für den Umfang dieser Frage irrelevant. Nehmen Sie einfach an, dass es irgendwie so war.
Wie viele biologische Überschneidungen gäbe es zwischen diesem Ökosystem des Spiegellebens und einem normalen irdischen?
Nehmen Sie für dieses Argument an, dass dies eine 50-50-Aufteilung ist; Das heißt, einer von zwei Organismen hat eine Art von Chiralität und der andere von zwei hat die andere Art von Chiralität.
Bitte beachten Sie auch, dass alle Organismen in dieser Frage entweder rechtshändige Aminosäuren und linkshändige Zucker (alles, was Teil des Ökosystems des Spiegellebens ist) oder linkshändige Aminosäuren und rechtshändige Zucker (alles, was Teil der Erde ist) verwenden -Standard-Ökosystem). Es gibt keine rechtshändigen Aminosäuren- und rechtshändigen Zuckerorganismen, noch irgendwelche linkshändigen Aminosäuren- und linkshändigen Zuckerorganismen.
Gute Antworten werden einen Weg auflisten, wie ein Ökosystem des Spiegellebens (siehe oben als Referenz) in der Lage ist, mit der auf Säuren und Zuckern basierenden Biologie der Erde zu interagieren. zum Beispiel Verbindungen zwischen ihren Nahrungsnetzen, Konkurrenz um Nährstoffe/Energie, territoriale Konflikte usw.
L-Organismen (insbesondere die weiter oben in der Nahrungskette, die ihre Aminosäuren hauptsächlich verbrauchen, anstatt sie zu synthetisieren) wären nicht in der Lage, ihren gesamten Nährstoffbedarf durch den Verzehr von R-Organismen zu decken. Sie würden jedoch etwas Nahrung erhalten, wenn Sie Arten mit entgegengesetzter Händigkeit essen, sodass die beiden Ökosysteme mehr oder weniger normal interagieren würden. Das heißt, sie wären nicht vollständig abgeschirmt, wie Sie es vielleicht bei menschlichen Kolonisten auf einem Planeten auf Siliziumbasis oder was auch immer erwarten würden.
Dies ist eine dieser Fragen, die schwer „realistisch“ zu beantworten ist und gleichzeitig die Prämisse festlegt – wenn diese beiden Ökosysteme nebeneinander existierten, hätten sie sich einfach entwickelt, um die Moleküle des anderen nutzen zu können, sodass Sie sowieso bei einem einzigen Ökosystem landen würden (vielleicht eine, in der alle Organismen beide Enantiomere von allem verwenden). Wir wissen bereits, dass der günstige Evolutionsweg darin besteht, sich auf ein einziges Enantiomer zu standardisieren, denn das geschah auf der Erde in den allerersten Stadien des Lebens.
Aber vielleicht hat ein Zauberer diese Situation vor ein paar Jahrhunderten geschaffen. Einige mögliche Folgen:
Wenn ein L-Organismus einen R-Organismus frisst, kann sein Kot viele unverdaute R-Nährstoffe mit hohem Gehalt enthalten. Im Allgemeinen ist es nicht wirtschaftlich, den Kot anderer Organismen zu essen, es sei denn, sie stehen viel höher in der Nahrungskette als Sie selbst, aber dies könnte neue ökologische Nischen eröffnen.
Da die DNA (neben anderen Gründen) chiral ist, wären R-Menschen kategorisch nicht in der Lage, sich mit L-Menschen zu vermehren, was interessante Fragen in Bezug auf Sex, Rassismus, Sozialgeographie usw. aufwerfen würde.
Aus dem gleichen Grund würden virale Plagen nur die eine oder andere Bevölkerung betreffen
Viele Duftmoleküle sind chiral, sodass Raubtiere und Beute sich wahrscheinlich anhand der Chiralität erkennen könnten. Das hätte Konsequenzen für Dinge wie das Revierverhalten von Raubtieren; zB fühlen sich L-Katzen möglicherweise nicht gezwungen, R-Katzen zu vertreiben, und es könnte neue Strategien für Kooperation und Konkurrenz geben
Der Wettbewerb zwischen Pflanzen würde durch Chiralität weniger beeinflusst (weil sie hauptsächlich von achiralen Nährstoffen abhängen). Sie werden jedoch von verschiedenen Populationen von Insekten und Pflanzenfressern bedroht, sodass es wieder neue Strategien geben würde. Zum Beispiel wird ein Gras, das seine Nachbarn zu erfolgreich verdrängt, nur ein reiches Ziel für Ziegen mit der entsprechenden Chiralität schaffen, sodass L-Gräser lernen könnten, sich mit R-Gräsern zusammenzuschließen, um Wiesen zu schaffen, die nur zu 50% lecker sind jede gegebene Ziege.
Das Leben ist stark auf Enzyme angewiesen, um die chemischen Reaktionen erfolgreich abzuschließen, die für seinen Lebensunterhalt erforderlich sind. Moleküle mit der falschen Chiralität sind einfach nicht gut zu gebrauchen, daher ist es sinnlos, sich von ihnen zu ernähren. Wenn Sie ein R-chiraler Mann sind, ist eine L-chirale Pizza so nahrhaft wie ein Stein. Mathematisch ausgedrückt sind die beiden Mengen disjunkt.
Eine Mischung aus chiralen R- und L-Organismen würde zu einer rauen Lebensumgebung führen, da jeder Organismus im Durchschnitt nur auf die Hälfte der potenziell verfügbaren Biomasse zugreifen könnte.
Es gibt 3(4) Makronährstoffe Protein, Zucker, Fett (und Ballaststoffe). Proteine mit falscher Chiralität sind nutzlos bis schädlich. Zucker wäre einfach nutzlos. aber das Fett kann geteilt werden. Es gibt ein Chiralitätszentrum im Fett. Ich bin mir nicht sicher, ob das ein Problem ist. aber die Fettsäuren selbst haben keine Chiralität. starke Säuren bewirken die Hydrolyse, die Fette in Fettsäuren und Glykol aufspaltet. Ich vermute, dass die Magensäure konzentriert genug ist, um sie aufzubrechen. (Ballaststoffe werden bereits nicht verstoffwechselt und sind nur dazu da, die anderen Sachen zu transportieren.)
Die 2 Gruppen von Mikronährstoffen sind Vitamine und Mineralstoffe. Mineralien sind einfach, keine davon sind chiral, also keine Probleme. Vitamine hingegen sind zahlreich und kompliziert einzuschätzen. viele sind chiral. andere nicht. und von einigen benötigen oder können Sie beide verwenden. Beispielsweise stammen der Geschmack von Orange und der Geschmack von Zitrone teilweise aus demselben Molekül Limonen. bei einer Frucht ist es linkshändig und bei der anderen rechts.
Die Ähnlichkeit würde davon abhängen, wie Ihre gespiegelte Welt erstellt wurde,
Option 1: Gespiegelt, Sie haben einen Star Trek-Transporter optimiert: Sie leben glücklich bis ans Ende ihrer Tage
Stellen Sie sich vor, Sie würden den Planeten Erde und einen riesigen StarTrek-Transporter nehmen, den Planeten in den Transporter stecken, ihn in kürzester Zeit scannen und dann ein paar Einstellungen in der molekularen Geometrie austauschen. Am anderen Ende würde Ihre gespiegelte Erde herausspringen.
Ich denke, in diesem Fall würde Ihre neue Welt ihren Weg fortsetzen, wie sie zuvor war. Grund: Die Spiegelung betrifft nur biochemische Prozesse. Wenn alle beteiligten Moleküle in Nullzeit gespiegelt wurden, gäbe es keinen Effekt, die Welt würde um 180 Grad gedreht ablaufen, als ob nichts passiert wäre. Die Veränderung würde kaum bemerkt werden. Wenn Sie jedoch Ihre neue Erde besuchen, stellen Sie sicher, dass Sie Essen zu sich nehmen (siehe L.Dutch) und auch… einen luftdichten Raumanzug tragen. Diese gespiegelte Erde wird einige Substanzen enthalten, die für Sie sehr giftig sind.. und weit verbreitet sind, wie zB CH4.
Lesen Sie https://academic.oup.com/toxsci/article/110/1/4/1668162
Was wir einfach nicht wissen können
(Ich habe dieses Teil dank kritischem Feedback eines Freundes eingebaut)
Träumen Sie weiter , unter der Annahme einer Null-Änderungs-Kopie, das ist einfach für eine 45-minütige Episode von Star Trek, aber in Wirklichkeit könnte dies komplex sein! Unsicherheiten: Wie sieht es mit der Wechselwirkung mit nicht-organischen, nicht-chiralen Molekülen aus? Angenommen, eine bestimmte linksgedrehte Konfiguration kann dieses Molekül einfangen und die rechtsgedrehte nicht, dann würde Ihnen die Nahrung entzogen.
.. und wie wäre es mit Faltung .. ist es geometrisch vernünftig anzunehmen, dass die Spiegelung alle biochemischen Transformationen in gleicher Weise beeinflusst? Müssen wir auch andere Transformationen berücksichtigen?
Option 2: gemischt oder ein Durcheinander
Angenommen, Sie würden dies für die Terraformation verwenden. Drehen Sie einen Planeten um. Einige Tiere werden es nicht bemerken. Ciliaten (einzellige Protozoen) lebenswichtige Organe gibt es je nach Individuum in rechts- und linksgedrehten Versionen. Anscheinend sind beide lebensfähig.
Aber ich würde tatsächlich ein Massensterben erwarten ... es könnte für ein Ökosystem tödlich sein, wenn die Chiralität durcheinander gebracht würde. Plötzlich versagen bestimmte Körperteile, weil sie zB bestimmte Nährstoffe (Sporenelemente), die die Nieren oder die Leber versorgen, nicht mehr verdauen können. Auch das Reservefett, das ein Mensch angesammelt hat, wird zu einer feindlichen Substanz. Die Fettverbrennung kann nicht mehr kontrolliert werden, oder das Fett würde anfangen, in die Venen einzudringen, weil die Arterienstäbe das Eindringen der Substanz nicht mehr verhindern können.
Lesen Sie https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5104503/