Achtergrond

Chiraal in de sterren geschreven

Arjen Dijkgraaf | maandag 26 september 2016

Is de voorkeur voor linksdraaiende amino­zuren hier op aarde ontstaan of ergens anders? Nu chirale moleculen zijn ontdekt in de interstellaire ruimte, groeit de hoop dat we er ooit achter komen.

Er zweeft propeenoxide tussen de sterren, meldde Science onlangs. Een radiotelescoop in West Vir­ginia nam de karakteristieke spectraallijnen waar in de Sgr B2-gaswolk, een kraamkamer voor sterren en planeten in het sterrenbeeld Boogschutter. Het is lang niet het eerste interstellaire molecuul, maar wel het eerste chirale: er bestaan twee enantiomeren van, die elkaars spiegelbeeld zijn.

Witte dwerg

Wanneer het ontstaat uit een chemische reactie van niet-chirale grondstoffen is de kans op elk enantiomeer in principe fifty-fifty. Gaan die doorreageren, dan blijft de verhouding hetzelfde. En daarmee kom je aan een van de grootste raadsels van het aardse leven: dat maakt van aminozuren, nucleïnezuren, suikers en andere biomoleculen consequent maar één spiegelbeeld aan.

Dat een DNA-helix altijd dezelfde kant op draait is biochemisch wel zo handig. Maar hoe zijn de andere enantiomeren er uit gewerkt? Begon dat in de oersoep of toen de aarde ook nog een condenserende gaswolk was?

Met die radiotelescoop kun je helaas niet zien of het propeenoxide in Sgr B2 een voorkeur voor één spiegelbeeld vertoont. ‘Tenzij je geluk hebt’, stelt Xander Tielens, hoogleraar fysica en chemie van de interstellaire ruimte in Leiden. ‘Chirale moleculen onderscheiden zich door hun interactie met gepolariseerd licht’, legt hij uit. ‘Om ze te detecteren moet er een circulair gepolariseerde lichtbron achter zitten met golflengtes beneden het millimetergebied. Bijvoorbeeld een magnetische witte dwergster. Zo’n situatie is heel zeldzaam, maar de ruimte is groot en je hoeft er maar één te vinden voor de proof of concept.’

'De enige mogelijkheid is circulair dichroïsme'

En hoe komt zo’n voorkeur er in? Dat kan vanzelf gaan door een combinatie van twee kristaltechnische wetmatigheden. Veel enan­tiomeren gaan niet samen in één kristal zit­ten. En in een oplosmiddel groeien grote kristallen ten koste van de kleintjes, een verschijnsel dat bekend staat als Ostwald ripening. In oplossing kunnen veel enantiomeren in elkaar overgaan, en dan is het een kwestie van geduld tot je een groot kristal overhoudt van één van de twee – welke, is een kwestie van toeval.

Ooit liet de Spanjaard Cristobal Viedma zien dat stevig roeren het proces versnelt, en de Nijmeegse hoogleraar vastestofchemie Elias Vlieg doet al jaren onderzoek naar deze Viedma ripening. In de oersoep kan het volgens hem prima zo zijn gegaan, en Tielens vult aan dat het ook kan zijn gebeurd op een meteoriet die vervolgens de soep ‘inzaaide’.

Circulair dichroïsme

‘Maar in het vacuüm van de ruimte heb je geen kristallen en moet de asymmetrie van elders komen’, stelt Vlieg. En eigenlijk kan hij maar een mogelijkheid verzinnen: circulair dichroïsme. ‘Enantiomeren absorberen links- en rechtshandig gepolariseerd licht niet even sterk. In het heelal kunnen lokaal gebieden voorkomen waar het licht circulair gepolariseerd is door de aanwezigheid van magneetvelden. Als een van beide enantiomeren daardoor iets vaker uit elkaar valt, blijft na verloop van tijd een chirale voorkeur over. En tijd heb je altijd volop.’

Precies hetzelfde verschijnsel dus waarmee je de aanwezigheid van die voorkeur zou willen aantonen. Die witte dwerg wordt er alleen maar interessanter door, bevestigt Tielens: ‘Ik geloof niet dat we er ooit gericht naar hebben gezocht, maar het ligt voor de hand dat het de volgende stap is.’ 

Ontvang de nieuwsbrief

Meld je aan voor de nieuwsbrief en blijf op de hoogte van het laatste nieuws van C2W.

Meld je nu aan!

Wordt abonnee/lid

Logo KNCV

Sluit nu een abonnement af of word lid van de KNCV en ontvang elke week het laatste nieuws, digitaal of op papier. 

Sluit nu een abonnement af!