Фон:
Хиральные молекулы или ионы — это частицы, которые нельзя сделать конгруэнтными друг другу путем переворачивания или вращения одной из них. Например, то же свойство относится и к вашим рукам, если предположить, что вы родились без генетической аномалии; если оба смотрят вниз, большой палец будет с правой стороны левой руки и с левой стороны правой руки, в отличие от того, что оба находятся на одной стороне соответствующей руки.
Зеркальная жизнь относится к гипотетическим формам жизни, составляющие строительные блоки которых — белки, аминокислоты и так далее — имеют другую хиральность, чем у земной жизни. В данном случае это означает правосторонние аминокислоты и левосторонние сахара, а не левосторонние аминокислоты и правосторонние сахара Земли.
Допустим, у вас есть целая экосистема зеркальной жизни, полностью идентичная земной во всех отношениях, за исключением того, что их аминокислоты правосторонние, а сахара левосторонние. Давайте также скажем, что эта экосистема развивалась вместе с более традиционной земной с момента зарождения жизни на планете, а это означает, что существует множество правосторонних аминокислот и левосторонних сахаров, чтобы эти гипотетические организмы не были лишены их строительные блоки.
Как это произошло, не имеет отношения к объему этого вопроса. Просто предположим, что каким-то образом это произошло.
Насколько сильно будет биологическое совпадение между этой зеркальной экосистемой жизни и нормальной земной?
Ради этого аргумента предположим, что это разделение 50-50; то есть один из каждых двух организмов имеет один тип хиральности, а другой один из двух - другой тип хиральности.
Кроме того, обратите внимание, что все организмы в этом вопросе используют либо правосторонние аминокислоты и левосторонние сахара (все, что является частью экосистемы зеркальной жизни), либо левосторонние аминокислоты и правосторонние сахара (все, что является частью Земли). -стандартная экосистема). Не существует ни организмов с правосторонними аминокислотами и правовращающими сахарами, ни организмов с левовращающими аминокислотами и левовращающими сахарами.
Хорошие ответы будут перечислять способ, которым экосистема зеркальной жизни (см. выше для справки) способна взаимодействовать с земной биологией, основанной на противоположных кислотах и сахарах; например, взаимосвязи между их пищевыми сетями, конкуренция за питательные вещества/энергию, территориальные конфликты и т. д.
L-организмы (особенно те, что находятся выше в пищевой цепочке, которые в основном потребляют свои аминокислоты, а не синтезируют их) не смогут удовлетворить все свои потребности в питании, поедая R-организмы. Тем не менее, вы получите некоторое питание_ от поедания видов противоположной руки, так что две экосистемы будут взаимодействовать более или менее нормально. То есть они не будут полностью отгорожены стеной, как можно было бы ожидать от людей-колонистов на планете на основе кремния или чего-то еще.
Это один из тех вопросов, на который трудно ответить «реалистично», но в то же время оговаривая предпосылку — если бы эти две экосистемы сосуществовали, они просто эволюционировали бы, чтобы иметь возможность использовать молекулы друг друга, так что вы в любом случае получили бы единую экосистему. (возможно, тот, в котором все организмы используют оба энантиомера всего). Мы уже знаем, что благоприятным эволюционным путем является стандартизация одного энантиомера, потому что именно это произошло на Земле на самых ранних стадиях жизни.
Но, возможно, эту ситуацию несколько веков назад создал волшебник. Некоторые возможные последствия:
если L-организм съест R-организм, их фекалии могут содержать много непереваренных R-питательных веществ высокого уровня. Как правило, неэкономично есть экскременты других организмов, если только они не находятся намного выше в пищевой цепочке, чем вы, но это может открыть новые экологические ниши.
Поскольку ДНК хиральна (помимо других причин), R-люди категорически не могут размножаться с L-людьми, что поднимает интересные вопросы, касающиеся пола, расизма, социальной географии и т. д.
По той же причине вирусные эпидемии поражали только одно или другое население.
Многие ароматические молекулы хиральны, поэтому хищники и жертвы, вероятно, смогут узнавать друг друга по хиральности. Это имело бы последствия для таких вещей, как территориальное поведение хищников; например, L-кошки могут не чувствовать себя обязанными отгонять R-котов, и могут быть новые стратегии сотрудничества и конкуренции.
Хиральность в меньшей степени повлияла бы на конкуренцию между растениями (поскольку они в основном зависят от ахиральных питательных веществ). Однако им угрожают разные популяции насекомых и травоядных, так что опять же будут новые стратегии. Например, трава, которая слишком успешно вытесняет своих соседей, просто создаст богатую мишень для коз соответствующей хиральности, поэтому L-травы могут научиться объединяться с R-травами для создания лугов, которые вкусны только на 50%. любая заданная коза.
Жизнь в значительной степени зависит от ферментов для успешного завершения химических реакций, необходимых для ее существования. Молекулы с неправильной хиральностью просто непригодны для использования, поэтому питаться ими бессмысленно. Если вы R-хиральный человек, L-хиральная пицца так же питательна, как камень. Выражаясь математическими терминами, эти два множества не пересекаются.
Смесь R- и L-хиральных организмов создала бы суровую среду для жизни, потому что в среднем каждый организм имел бы доступ только к половине потенциально доступной биомассы.
есть 3 (4) макроэлемента белка, сахара, жира (и клетчатки). белки неправильной хиральности от бесполезных до вредных. сахар был бы просто бесполезен. но жир можно разделить. в жире имеется один хиральный центр. Я не уверен, что это проблема. но сами жирные кислоты не имеют хиральности. сильные кислоты вызывают гидролиз, который расщепляет жиры на жирные кислоты и гликоль. Я подозреваю, что желудочная кислота достаточно концентрирована, чтобы разбить ее на части. (волокна уже не метаболизируются и просто помогают перемещать другие вещества.)
2 группы микроэлементов – это витамины и минералы. минералы легко, ни один из них не является хиральным, так что никаких проблем. витамины, с другой стороны, многочисленны и сложны для понимания. многие хиральны. другие нет. а от некоторых вам нужно или можно использовать оба. например, вкус апельсина и вкус лимона частично обусловлены одной и той же молекулой лимонена. в одном плоде он левый, а в другом правый.
Сходство будет зависеть от того, как был создан ваш зеркальный мир,
Вариант 1: зеркально, вы подправили транспортер из «Звездного пути»: они живут долго и счастливо
Представьте, что вы возьмете планету Земля и огромный транспортер StarTrek, поместите планету в транспортер, просканируете ее в нулевое время, затем поменяете несколько настроек в молекулярной геометрии... на другом конце выскочит ваша зеркальная Земля.
Я думаю, что в этом случае ваш новый мир будет идти своим чередом, как и прежде. Причина: зеркальное отображение влияет только на биохимические процессы. Когда все задействованные молекулы будут отражены в нулевое время, не будет никакого эффекта, мир повернется на 180 градусов, как будто ничего не произошло. Подмену вряд ли заметят. Однако, когда вы посещаете свою новую Землю, убедитесь, что вы взяли с собой еду (см. L.Dutch), а также... наденьте воздухонепроницаемый скафандр. Эта зеркальная Земля будет иметь некоторые вещества, которые очень токсичны для вас... и довольно распространены, например, CH4.
Читать https://academic.oup.com/toxsci/article/110/1/4/1668162
Чего мы просто не можем знать
(Я добавил эту часть благодаря критическому отзыву друга)
Мечтайте , предполагая, что копия без изменений, это легко для 45-минутного эпизода «Звездного пути», но на самом деле это может быть сложно! Неопределенности: как насчет взаимодействия с неорганическими, нехиральными молекулами? Предположим, что определенная левосторонняя конфигурация способна захватить эту молекулу, а правовращающая — нет, вы лишаетесь питания.
.. а как насчет складывания .. правильно ли с геометрической точки зрения предположить, что зеркальное отображение повлияет на все биохимические превращения одинаковым образом? Должны ли мы принимать во внимание и другие преобразования.
Вариант 2: смешанный или беспорядок
Предположим, вы использовали бы это для терраформации. Перевернуть планету. Некоторые животные этого не заметят. Жизненно важные органы инфузорий (одноклеточных простейших) бывают право- и левоповернутыми для каждой особи. Судя по всему, оба жизнеспособны.
Но на самом деле я ожидаю массового вымирания... это может быть смертельно для экосистемы, если хиральность нарушится. Внезапно некоторые части тела перестают функционировать, потому что, например, оно больше не может переваривать определенную пищу (элементы спор), которые поддерживают почки или печень. Кроме того, резервный жир, накопленный человеком, становится враждебным веществом. Сжигание жира больше нельзя контролировать, иначе жир начнет проникать в вены, потому что артериальные палочки больше не в состоянии предотвратить проникновение вещества.
Читать https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5104503/