进化是如何选择只掺入蛋白质的左旋氨基酸的?

食物 4周前 (04-27) 22次浏览

最初的回答是:进化是如何只选择左旋氨基酸来整合到蛋白质中的?(我意识到一些深海喷口生物只使用右旋氨基酸,但绝大多数的行星蛋白使用左旋氨基酸)。

好的,首先要处理几个重要的误解。

进化是如何选择只掺入蛋白质的左旋氨基酸的?

  • 结合到蛋白质中的氨基酸并不都是左旋的,也就是说它们并不都将偏振光向左旋转。它们都有“L”分子构型,这不是一回事:“L”描述的是分子的三维构型,而不是它如何旋转光。一些L-氨基酸向左旋转光(左旋),但另一些向右旋转光(右旋),甘氨酸是非手性的,根本不旋转。
  • 除非我漏掉了真正重要的东西,否则没有深海喷口生物(或地球上的任何其他生物)“专门”使用D-氨基酸——事实上,没有一种生物使用D-氨基酸来制造蛋白质,除了偶尔加入一两个D-氨基酸的特殊肽,使其更能抵抗其他生物的酶促降解。有一些关于喷口生物使用一些D-氨基酸作为燃料的报道。它们代谢它们,但不能从中制造蛋白质。这可能代表了一种特殊的适应,让它们能够接触到其他生物不能使用的食物分子(热消旋氨基酸)。

现在,关于地球上的生命如何选择左旋氨基酸而不是右旋氨基酸来制造蛋白质和大多数其他代谢用途的问题:我们不知道。至少,我从未听过令人信服的解释。很容易看出,单独使用一种或另一种惯用手有优势(或几乎如此),同样,使用统一惯用手的螺纹连接器也有优势。但是为什么左拐右拐?这只是偶然的机会吗?可能吧。唯一显示这种不对称的自然力或过程是控制β衰变(和电子俘获)的弱核相互作用,但我从未见过任何合理的机制来解释这种不对称的周相互作用如何导致生物学偏爱左旋氨基酸(和右旋——同样,不总是右旋)糖。

试图解开这个谜团的一个问题是,我们只有一个有生命的行星样本。如果我们有几十种,都是基于碳的生命,它们都使用L-氨基酸,我们会说可能有某种宇宙力量参与其中,很可能是弱相互作用。OTOH,如果一些世界使用L-氨基酸,而一些世界使用D-氨基酸,数量相当,那么第一个自我复制分子碰巧是由什么组成的,以及从那个硬币翻转之后的一切,可能是随机的。


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