Ons DNA bestaat uit louter ‘rechtshandige’ moleculen. Waar komt dat door? Twee Amerikaanse onderzoekers denken dat deeltjes uit het heelal hiervoor verantwoordelijk zijn.

Soms heb je twee moleculen die heel erg op elkaar lijken: ze hebben dezelfde chemische eigenschappen en ze bestaan uit dezelfde atomen, die ook nog eens op dezelfde manier aan elkaar vast zitten. Maar als je goed kijkt, is er toch een verschil: het ene molecuul is het spiegelbeeld van het andere. Of, zoals chemici zeggen: het ene is linkshandig, het andere rechtshandig. En met geen mogelijkheid krijg je het ene molecuul zo gedraaid dat het in het andere verandert.

Alle bekende levensvormen op aarde, wij mensen inbegrepen, hebben een duidelijke voorkeur voor de ene soort moleculen boven de andere. De suikers in ons lichaam zijn altijd rechtshandig. Hetzelfde geldt voor de bouwstenen van ons DNA – die suikers bevatten – en voor onze DNA-moleculen in zijn geheel. De aminozuren waar het aardse leven gebruik van maakt, zijn dan weer linkshandig.

De dans van de reuzen
LEES OOK
De dans van de reuzen
Links- en rechtshandig aminozuur
De links- en rechtshandige variant van hetzelfde aminozuur.

Waar dat door komt, is niet duidelijk. Er circuleren allerlei mogelijke verklaringen. Astrofysici Noemie Globus van de New York-universiteit en Roger Blandford van de Stanford-universiteit richten hun pijlen op een buitenaardse dader: volgens hen zou het heel goed zo kunnen zijn dat kosmische straling het aardse leven zijn voorkeur voor bepaalde moleculen meegaf.

Snellere evolutie

Kosmische straling bestaat uit geladen deeltjes die met een rotvaart op de aardse atmosfeer af schieten. Die deeltjes zélf hebben geen invloed op ons. Ze bereiken het aardoppervlak namelijk niet, maar vervallen hoog in de dampkring naar andere deeltjes. Onder die deeltjes bevinden zich echter muonen, die de grond wél bereiken. En deze deeltjes zouden hebben geleid tot ons rechtshandige DNA, dat vervolgens noodzakelijkerwijs linkshandige aminozuren voortbracht.

Hoe? Globus en Blandford stellen zich een vroege wereld voor waarin aanvankelijk zowel links- als rechtshandig DNA voorkwamen. In principe zijn dat allebei mogelijke bouwstenen voor leven. De rechtshandige DNA-moleculen kregen echter een voorsprong: doordat die makkelijker een tik kregen van een muon, muteerden ze net wat vaker – en konden ze dus sneller evolueren. Dat zou ertoe geleid hebben dat het leven met rechtshandig DNA het op termijn won van het linkshandige leven.

Kleine magneetjes

Een voor de hand liggende volgende vraag is hoe het komt dat muonen rechtshandig DNA vaker laten muteren. Dat zit hem in hoe deze deeltjes hoog in de atmosfeer ontstaan. Globus: ‘Muonen ontstaan uit een verval waarbij de zwakke kracht betrokken is.’ Dat is de natuurkracht die onder meer verantwoordelijk is voor radioactiviteit. Met die kracht is echter iets geks aan de hand: hij maakt, in tegenstelling tot de andere bekende krachten, onderscheid tussen links- en rechtshandige deeltjes, zo bleek in de jaren vijftig.

Die eigenschap van de zwakke kracht heeft zijn weerslag op de muonen die ontstaan. ‘Hun magnetisch moment wijst, gemiddeld gezien, de andere kant op dan de richting waarin ze zich voortbewegen’, legt Globus uit. ‘Oftewel: als je muonen ziet als kleine magneetjes, zouden ze allemaal dezelfde oriëntatie hebben.’ Die magneetjes uit de hemel zouden dus volgens haar en haar collega net iets makkelijker rechtshandige dan linkshandige DNA-moleculen kunnen doen muteren.

Bacteriën bestoken

Probleem opgelost? Niet echt. Blandford en Globus geven zelf in hun artikel toe dat er ‘veel meer onderzoek’ nodig is om te bepalen of de door hun beschreven processen genoeg zijn om de ‘handigheid’ van de moleculen in ons lichaam te verklaren.

Wel doen ze een intrigerende voorspelling. Als er ooit buitenaards leven gevonden wordt, zouden de moleculen daarin qua links- en rechtshandigheid overeen moeten komen met die in onze lichamen. De zwakke kracht werkt immers overal hetzelfde – en dus zou ook elders in het heelal kosmische straling muonen moeten opleveren die de mutatiesnelheid van rechtshandige DNA-achtige moleculen een boost geven.

Nu zal het nog wel even duren voordat we die voorspelling kunnen checken. Een haalbaardere kaart is een labexperiment met twee groepen bacteriën. Bestook de ene groep met deeltjes waarbij het magnetisch moment en de bewegingsrichting dezelfde kant op wijzen, en de andere groep met deeltjes waarbij ze tegenovergestelde kanten op wijzen. Muteert de tweede groep sneller dan de eerste, dan strookt dat met een scenario waarbij deeltjes uit de kosmos miljarden jaren geleden bepaalden wie de wedloop tussen links- en rechtshandig leven won.

New Scientist 78 juni 2020
De ontdekking dat de natuur soms verschil maakt tussen deeltjes en hun spiegelbeeld staat ook centraal in het coververhaal van het juninummer van New Scientist. Bestel dit nummer in onze webshop!