Fondo:
Las moléculas o iones quirales son partículas que no se pueden hacer congruentes entre sí volteando una o rotando una. Por ejemplo, la misma propiedad se aplica a tus manos, asumiendo que naciste sin una anomalía genética; si ambos miran hacia abajo, el pulgar estará en el lado derecho de la mano izquierda y el lado izquierdo de la mano derecha, en lugar de estar ambos en el mismo lado de su mano respectiva.
La vida espejo se refiere a formas de vida hipotéticas cuyos componentes básicos (proteínas, aminoácidos, etc.) tienen una quiralidad diferente a la de la vida terrestre. En este caso, eso significa aminoácidos dextrógiros y azúcares dextrógiros, en lugar de los aminoácidos levógiros y azúcares dextrógiros de la Tierra.
Digamos que tienes un ecosistema completo de vida espejo, completamente idéntico al de la Tierra en todos los sentidos, excepto que sus aminoácidos son dextrógiros y sus azúcares son dextrógiros. Digamos también que este ecosistema evolucionó junto con el más convencional de la Tierra desde el comienzo de la vida en el planeta, lo que significa que hay muchos aminoácidos dextrógiros y azúcares dextrógiros para que estos hipotéticos organismos no se vean privados de sus bloques de construcción.
Cómo sucedió esto es irrelevante para el alcance de esta pregunta. Solo asuma que, de alguna manera, lo hizo.
¿Cuánta superposición biológica habría entre este ecosistema de vida espejo y uno terrestre normal?
Por el bien de este argumento, suponga que se trata de una división 50-50; es decir, uno de cada dos organismos tiene un tipo de quiralidad, y el otro de cada dos tiene el otro tipo de quiralidad.
Además, tenga en cuenta que todos los organismos en esta pregunta usan aminoácidos dextrógiros y azúcares dextrógiros (cualquier cosa que sea parte del ecosistema de la vida espejo) o aminoácidos zurdos y azúcares dextrógiros (cualquier cosa que sea parte de la Tierra). -ecosistema estándar). No hay organismos de aminoácidos dextrógiros y azúcares dextrógiros, ni organismos de aminoácidos zurdos y azúcares dextrógiros.
Las buenas respuestas enumerarán una forma en que un ecosistema de vida espejo (ver arriba como referencia) es capaz de interactuar con la biología basada en ácidos y azúcares de manos opuestas de la Tierra; por ejemplo, interconexiones entre sus redes alimentarias, competencia por nutrientes/energía, conflictos territoriales, etc.
Los organismos L (particularmente los que se encuentran más arriba en la cadena alimentaria, que en su mayoría consumen sus aminoácidos en lugar de sintetizarlos) no podrían satisfacer todas sus necesidades nutricionales comiendo organismos R. Sin embargo, obtendría algo de nutrición al comer especies de la mano opuesta, por lo que los dos ecosistemas interactuarían más o menos con normalidad. Es decir, no estarían completamente amurallados, como cabría esperar de los colonos humanos en un planeta basado en silicio o lo que sea.
Esta es una de esas preguntas que es difícil de responder de manera "realista" y al mismo tiempo establece la premisa: si estos dos ecosistemas coexistieran, simplemente habrían evolucionado para poder usar las moléculas del otro, por lo que terminaría con un solo ecosistema de todos modos. (quizás uno en el que todos los organismos usan ambos enantiómeros de todo). Ya sabemos que el camino evolutivo favorable es estandarizar en un solo enantiómero, porque eso es lo que sucedió en la Tierra en las etapas más tempranas de la vida.
Pero quizás un mago creó esta situación hace unos siglos. Algunas posibles consecuencias:
si un organismo L come un organismo R, sus heces pueden contener una gran cantidad de nutrientes R de alto nivel sin digerir. Por lo general, no es económico comer la caca de otros organismos a menos que estén mucho más arriba en la cadena alimenticia que usted, pero esto podría abrir nuevos nichos ecológicos.
Dado que el ADN es quiral (entre otras razones), los humanos R serían categóricamente incapaces de reproducirse con humanos L, lo que plantearía cuestiones interesantes relacionadas con el sexo, el racismo, la geografía social, etc.
Por la misma razón, las plagas virales afectarían solo a una u otra población.
Muchas moléculas de olor son quirales, por lo que los depredadores y las presas probablemente podrían reconocerse entre sí por quiralidad. Eso tendría consecuencias para cosas como el comportamiento territorial de los depredadores; por ejemplo, los gatos L pueden no sentirse obligados a ahuyentar a los gatos R, y podría haber nuevas estrategias para la cooperación y la competencia
La competencia entre plantas se vería menos afectada por la quiralidad (porque dependen principalmente de nutrientes aquirales). Sin embargo, están amenazados por diferentes poblaciones de insectos y herbívoros, por lo que de nuevo habría nuevas estrategias. Por ejemplo, un pasto que tiene demasiado éxito en desplazar a sus vecinos solo creará un objetivo rico para las cabras de la quiralidad correspondiente, por lo que los pastos L pueden aprender a asociarse con los pastos R para crear prados que son solo un 50% deliciosos para cualquier cabra dada.
La vida depende en gran medida de las enzimas para completar con éxito las reacciones químicas necesarias para su sustento. Las moléculas con la quiralidad incorrecta simplemente no son buenas para su uso, por lo que alimentarse de ellas no tiene sentido. Si eres un hombre R-quiral, una pizza L-quiral es tan nutritiva como una piedra. Para decirlo en términos matemáticos, los dos conjuntos son disjuntos.
Una mezcla de organismos quirales R y L crearía un ambiente hostil para vivir, porque en promedio cada organismo tendría acceso solo a la mitad de la biomasa potencialmente disponible.
hay 3 (4) macro nutrientes proteína, azúcar, grasa (y fibras). las proteínas de la quiralidad incorrecta son inútiles para dañar. los azúcares serían simplemente inútiles. pero la grasa se puede compartir. hay un centro quiral en la grasa. No estoy seguro si ese es un problema. pero los ácidos grasos en sí mismos no tienen quiralidad. los ácidos fuertes hacen que ocurra la hidrólisis que descompone las grasas en ácidos grasos y glicol. Sospecho que el ácido del estómago está lo suficientemente concentrado como para descomponerlo. (las fibras ya no se metabolizan y solo están ahí para ayudar a mover las otras cosas).
los 2 grupos de micronutrientes son las vitaminas y los minerales. minerales es fácil, ninguno de ellos es quiral, así que no hay problema. Las vitaminas, por otro lado, son numerosas y complicadas de evaluar. muchos son quirales. otros no lo son. y de algunos necesitas o puedes usar ambos. como ejemplo, el sabor a naranja y el sabor a limón provienen en parte de la misma molécula de limoneno. en un fruto es zurdo y en el otro derecho.
El parecido dependería de cómo se haya creado su mundo reflejado,
Opción 1: reflejado, modificaste un transportador de Star Trek: vivirán felices para siempre
Imagina que tomas el planeta Tierra y un enorme dispositivo transportador StarTrek, colocas el planeta en el transportador, lo escaneas en tiempo cero, luego cambias algunas configuraciones en la geometría molecular... en el otro extremo, aparecería tu Tierra reflejada.
Creo que en ese caso, su nuevo mundo seguiría su camino, como lo fue antes. Motivo: el reflejo solo afecta a los procesos bioquímicos. Cuando todas las moléculas involucradas se hayan reflejado en tiempo cero, no habría ningún efecto, el mundo procedería girado 180 grados como si nada hubiera pasado. El cambio apenas se notaría. Sin embargo, cuando visite su nueva Tierra, asegúrese de llevar comida (ver L. Dutch) y también... use un traje espacial hermético. Esta Tierra reflejada tendrá algunas sustancias que son muy tóxicas para ti... y bastante comunes, como por ejemplo CH4.
Lea https://academic.oup.com/toxsci/article/110/1/4/1668162
Lo que simplemente no podemos saber
(He puesto esta parte gracias a los comentarios críticos de un amigo)
Siga soñando , asumiendo una copia sin cambios, eso es fácil para un episodio de 45 minutos de Star Trek, pero en realidad, ¡esto podría ser complejo! Incertidumbres: ¿qué tal la interacción con moléculas no orgánicas, no quirales? Supongamos que cierta configuración girada a la izquierda es capaz de capturar esa molécula, y la girada a la derecha no lo es, se vería privado de la nutrición.
... y qué hay del plegado ... ¿es geométricamente correcto asumir que el reflejo afectará todas las transformaciones bioquímicas de la misma manera? ¿Tenemos que tener en cuenta otras transformaciones también?
Opción 2: mixto o desordenado
Suponga que usaría esto para la terraformación. Dar la vuelta a un planeta. Algunos animales no se darán cuenta. Los órganos vitales de los ciliados (protozoos unicelulares) vienen en versiones giradas hacia la derecha y hacia la izquierda, por individuo. Aparentemente, ambos son viables.
Pero en realidad esperaría una extinción masiva ... podría ser mortal para un ecosistema, si la quiralidad se estropeara. De repente, ciertas partes del cuerpo dejarán de funcionar porque, por ejemplo, ya no pueden digerir ciertos nutrientes (elementos de esporas) que mantienen los riñones o el hígado. Además, la grasa de reserva que un humano ha acumulado se convierte en una sustancia hostil. La quema de grasa ya no se puede controlar, o la grasa comenzaría a penetrar en las venas, porque las varillas arteriales ya no pueden evitar que la sustancia penetre.