راز مولکول‌های آینه‌ای
(لوئی پاستور)

کشف پاستور با یک موچین!


🖍داستان از اواسط قرن نوزدهم با لوئی پاستور شروع می‌شود.

همکاران پاستور متوجه شده بودند که ماده‌ای به نام «اسید تارتاریک» گاهی نور قطبیده (polarized light) را به سمت راست منحرف می‌کند،
اما گاهی هم هیچ تأثیری رویش ندارد. این موضوع کنجکاوی پاستور را تحریک کرد.

او کریستال‌های اسید تارتاریک را زیر میکروسکوپ گذاشت و با کمال تعجب دید که کریستال‌ها به دو شکل مختلف، دقیقاً مثل تصویر یکدیگر در آینه، وجود دارند.

پاستور دست به کار شد و با استفاده از یک موچین کوچک، کریستال‌های چپ و راست را از هم جدا کرد!

سپس هر گروه را در آب حل کرد و نور از آن‌ها عبور داد:
یکی از مایعات نور را به سمت راست منحرف کرد.
دیگری نور را به سمت چپ منحرف کرد.

و اگر این دو مایع را با هم مخلوط می‌کرد، اثرشان همدیگر را خنثی می‌کرد و نور بی‌حرف‌و‌حدیث عبور می‌کرد!

این آزمایش بزرگ نشان داد که برخی مواد در طبیعت دو فرم آینه‌ای دارند.
بعدها به این مولکول‌ها «کایرال» (دارای دست‌وارگی)
و به این دو شکل آینه‌ای «انتیومر» (Enantiomer) گفتند.


❓کایرالیستی یعنی چه؟ (مرور اصطلاحات)
مولکول کایرال:
مولکولی که دو شکل آینه‌ای غیرقابل‌انطباق دارد (مثل دست چپ و راست ما که روی هم منطبق نمی‌شوند).
به این جفت‌های آینه‌ای *انتیومر* می‌گویند.


هموکایرالیتی (هم‌دست بودن):

وقتی در یک گروه از مولکول‌ها (مثلاً اسیدهای آمینه در بدن ما)، فقط یک نوع از فرم‌های آینه‌ای (مثلاً فقط چپ یا فقط راست) حضور داشته باشد.


🖍 پازل «یک‌دست بودنِ حیات»

در سال ۱۸۵۷، پاستور متوجه نکته عجیب دیگری شد.
وقتی باکتری‌ها را روی این اسیدهای تارتاریک آزمایش کرد، دید باکتری‌ها با اشتیاق نوعی از اسید تارتاریک را که در انگور یافت می‌شود و نور را به راست منحرف می‌کند، می‌خورند و تخمیر می‌کنند؛ اما اصلاً به فرم آینه‌ای آن دست نمی‌زنند!

اینجا بود که ایده کایرال بودنِ شیمیِ حیات متولد شد.
بعدتر دانشمندان دیدند تمام اسیدهای آمینه‌ی طبیعی در بدن ما نور را به چپ منحرف می‌کنند و قندهای موجود در DNA برعکس، نور را به راست می‌چرخانند.

این کشف یک سؤال بسیار بزرگ‌تر ایجاد کرد:
«در آغاز پیدایش حیات، چه اتفاقی افتاده که شیمیِ حیاتِ روی زمین تصمیم گرفته فقط یک دست (یک فرم آینه‌ای) را انتخاب کند؟»

چون وقتی شیمیدان‌ها در آزمایشگاه واکنش انجام می‌دهند تا مولکول‌های کایرال بسازند، همیشه مخلوطی مساوی و ۵۰-۵۰ از هر دو فرم آینه‌ای به دست می‌آورند.
پس چرا ارگانیسم‌های زنده فقط از یک فرم آینه‌ای استفاده می‌کنند و هموکایرالیتی چطور به وجود آمده است؟



ترجمه مقاله عمومی جایزه نوبل شیمی ۲۰۲۶
قسمت دوم


🆔 @atomicphysicsss
⚛کانال تخصصی فیزیک اتمی