กรดอะมิโนพื้นฐานบนโลกใบนี้มีอยู่ 20 ชนิดและทุกชนิดล้วนมีโครงสร้างที่อยู่บนพื้นฐานโครงสร้างมุมซ้าย ซึ่งน่าแปลกประหลาดมากเมื่อเราพบว่าไม่ว่าจะเป็นโครงสร้างซ้ายหรือขวากรดอะมิโนก็สามารถทำงานได้เหมือนกัน

ชีวิตบนโลกนั้นล้วนมีกรดอะมิโนเป็นองค์ประกอบสำคัญ น่าประหลาดที่กรดอะมิโนแทบทุกรูปแบบที่สิ่งมีชีวิตสังเคราะห์และใช้ในการสร้างโมเลกุลต่าง ๆ ส่วนใหญ่แล้วเป็นกรดอะมิโนที่มีรูปแบบที่เหมือนเดิมเสมอโดยไม่เคยมีการบิดมุมของโมเลกุลในรูปแบบอื่นเลย เราเรียกปรากฏการณ์นี้ว่า Homochirality ที่โมเลกุลของโปรตีนที่ชีวิตสร้างขึ้นล้วนอคติและไม่สร้างโมเลกุลเดียวกันที่มีรูปร่างทางเรขาคณิตที่สะท้อนตรงข้ามกับลักษณะปกติ

ภาพของโมเลกุล Alanine ทั้งสองโครงสร้างที่สะท้อนกัน โดยโมเลกุลทั้งสองมีคุณสมบัติที่เหมือนกันทุกประการเว้นแต่มุมของโมเลกุลไม่เหมือนกันเท่านั้น แต่เรากลับพบโมเลกุลที่มีโครงสร้างเดียวกันเพียงโครงสร้างเดียวในชีวิต

แม้ว่าทั้งสองทิศทางของโมเลกุลกรดอะมิโนจะมีจำนวนธาตุ และมุมหักงอที่เท่ากันทุกอย่าง แต่ชีวิตกลับไม่เลือกสร้างและใช้โมเลกุลของกรดอะมิโนที่มีทรงสะท้อนกับโครงสร้างปกติเลย ทำให้เกิดทฤษฎีขึ้นมาว่าตัวรับของกรดอะมิโนในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตจะไม่ได้ออกแบบมาเพื่อการรับกับกรดอะมิโนตัวเดียวกันที่มีลักษณะต่างไปจากเดิม ซึ่งนำมาสู่การตั้งสมมติฐานเกี่ยวกับทฤษฎีวิวัฒนาการและการคัดเลือกการใช้งานกรดอะมิโนที่มีมุมเฉพาะเพียงเท่านั้น

ภาพเปรียบเทียบโมเลกุลซ้ายกับโมเลกุลขวานั้นแตกต่างราวกับแค่เงาภาพสะท้อนจากกระจกเงา ที่ทั้งสองเหมือนกันแต่กลับไม่มีชีวิตไหนที่เรียกใช้โมเลกุลฝั่งขวามือเลยแม้แต่ชีวิตเดียว ราวกับว่าโมเลกุลนั้นไม่มีอยู่จริง

ซึ่งนำมาสู่การทดลองของ NASA ที่ได้ทำการจำลองสภาพแวดล้อมคล้ายกับโลกในยุคดึกดำบรรพ์ที่ชีวิตแรกเริ่มนั้นได้เกิดขึ้นมา และใช้ RNA และ Ribozymes ที่สามารถสังเคราะห์กรดอะมิโนขึ้นมาได้ บรรจุลงไปในสภาพแวดล้อมจำลอง ซึ่งผลปรากฏว่า Ribozymes สามารถที่จะสังเคราะห์กรดอะมิโนโมเลกุลเดียวกันแต่มีการบิดงอของโครงสร้างคนละรูปแบบกันได้ หรือกล่าวคือโมเลกุลที่สะท้อนรูปทรงกันนั้นสามารถเกิดขึ้นได้ ไม่ได้มีการลำเอียงหรืออคติกับรูปร่างของกรดอะมิโนรูปแบบใดรูปแบบหนึ่ง

นำมาสู่ปริศนาใหม่อีกครั้งหนึ่งว่าในเมื่อ RNA ไม่ได้มีอคติต่อรูปทรงของกรดอะมิโนแล้วทำไมชีวิตในปัจจุบันจึงเลือกอคติกับรูปทรงของกรดอะมิโน อาจจะเกิดจากแรงกดดันทางสภาพแวดล้อมบางอย่างที่ทำให้ชีวิตที่เลือกใช้กรดอะมิโนเพียงรูปทรงเดียวอยู่รอดได้มากกว่า

amino acid

แม้การศึกษาเกี่ยวกับการเลือกอคติของชีวิตกับรูปทรงของกรดอะมิโนจะไม่ได้ไขปริศนาการคัดเลือกแต่สร้างปริศนามากกว่าเดิม แต่มันก็พามนุษย์เข้าใกล้ความจริงเกี่ยวกับการกำเนิดของชีวิตและการคัดเลือกโดยธรรมชาติมากยิ่งขึ้น ซึ่งนำมาสู่คำตอบว่าทำไมชีวิตบนโลกทุกวันนี้จึงมีลักษณะที่เป็นเช่นนี้

การศึกษาเรื่องราวที่ชีววิทยาครั้งบรรพกาลนั้นเป็นเรื่องราวที่ยุ่งยากและซับซ้อนเนื่องจากระยะเวลาเหล่านั้นผ่านมาร่วม 4,000 ล้านปีมาแล้ว หลักฐานหลายชิ้นก็ล้วนสูญหายไปตามกาลเวลา เพื่อเข้าใจรูปแบบพื้นฐานของชีวิตแรกเริ่มบนโลก นักวิทยาศาสตร์หลาย ๆ คนจึงเริ่มหันเหเป้าหมายการศึกษาไปยังดาวเคราะห์ที่เปรียบเสมือนห้องเก็บหลักฐานจากยุคก่อกำเนิดของระบบสุริยะเพื่อตามหาสารอินทรีย์และกรดอะมิโนแรกเริ่มที่จำเป็นต่อชีวิตเพื่อเป็นอีกหนึ่งทางเลือกในการไขปริศนาเกี่ยวกับชีวิตแรกบนโลก

เรียบเรียงโดย จิรสิน อัศวกุล
พิสูจน์อักษร ศุภกิจ พัฒนพิฑูรย์

อัปเดตข้อมูลแวดวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี รู้ทันโลกไอที และโซเชียลฯ ในรูปแบบ Audio จาก AI เสียงผู้ประกาศของไทยพีบีเอส ได้ที่ Thai PBS

ที่มาข้อมูล : NASA

“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech

สรุปประเด็นให้โดย Generative AI

ปริศนากรดอะมิโน เมื่อโครงสร้างซ้าย-ขวาอาจไม่ได้จำเป็นกับชีวิต