J’ai écrit ici il y a quelques années à propos de la pénurie mystérieuse de Sparteine, et c’est un problème qui n’a pas disparu. Sparteine, pour ceux qui ne collectent ni alcaloïdes ni voies de chimie organique asymétriques, est un composé naturel (trouvé dans une région sud-américaine espèce de lupin, entre autres), et c’est aussi un réactif intéressant. Sa structure en anneau rigide et le placement de deux amines tertiaires basiques lui permettent de former des complexes anioniques asymétriques en solution, notamment avec des réactifs organolithiens. Cela peut permettre des réactions vraiment utiles qui ne forment qu’un seul produit énantiomérique (un isomère à image miroir), une caractéristique que les chimistes organiques synthétiques sont toujours à l’affût.
Le problème, comme mentionné dans ce billet de blog, est que le réactif asymétrique doit être disponible. Un déséquilibre de la chiralité n’apparaît pas seulement. Si vous avez un composé qui est un énantiomère unique, vous deviez le fabriquer ou le purifier via quelque chose d’autre qui était un énantiomère unique. Les choses qui ne sont pas capables d’être des isomères d’image miroir (comme l’eau ordinaire) ou qui sont cinquante-cinquante mélanges de tels isomères ne sont pas capables de séparer ou de synthétiser eux-mêmes des énantiomères purs. Si quelqu’un laisse tomber une chaussure dans un tube métallique droit (un article symétrique), vous ne pourrez pas dire si c’est une chaussure de gauche ou de droite qui fait trembler la chose, mais si vous tendez la main avec votre (asymétrique) main gauche ou droite et touchez ladite chaussure après sa sortie, vous pouvez le dire même avec les lumières éteintes.
Nous devons remercier le lupin d’avoir fabriqué de la spartéine asymétrique pour nous, mais quelqu’un doit se donner la peine de l’isoler ou de la synthétiser à partir d’un précurseur de «pool chiral» plus disponible (pour la spartéine, ce serait un autre alcaloïde, cytisine). Il y avait une sorte de hoquet majeur dans l’approvisionnement il y a plusieurs années, cependant, ce n’était pas la première fois que cela se produisait. Cela rend les tentatives à grande échelle d’utiliser les méthodes de synthèse basées sur le composé risqué – ici, par exemple, est le groupe de processus de Vertex qui choisit de passer par une autre voie plutôt que de prendre le risque. Ils examinaient également le «substitut de la spartéine», un composé très similaire qui peut effectuer les mêmes types de chimie, mais celle-ci est également dérivée de la cytisine et ne permet pas forcément de contourner les problèmes d’approvisionnement, notamment pour les travaux de production.
Le groupe O’Brien à York qui a développé le substitut rapporte maintenant une voie synthétique à l’échelle du gramme, ce qui pourrait aider. Celui-ci n’a pas besoin d’une plante pour faire de vous un énantiomère alcaloïde unique – au lieu de cela, l’asymétrie provient de l’utilisation d’une enzyme lipase bactérienne (d’un Burkholderia espèces) pour délivrer un énantiomère unique à une étape clé de la synthèse. C’est un autre bon exemple de «la chiralité doit venir de quelque part» – retracez assez loin toute préparation d’un seul énantiomère, et vous trouverez presque certainement quelque chose dérivé d’une créature vivante, car la biochimie est de loin la source la plus facile de molécules asymétriques .
Toutes les protéines et tous les hydrates de carbone des organismes vivants sur Terre ont la même «sensibilité», ce qui est un argument puissant pour une seule origine de la vie (ou à tout le moins, une seule lignée survivante de telles origines). Comment nous sommes tous arrivés de cette façon est un sujet profondément controversé – y a-t-il quelque chose dans une série énantiomérique qui est intrinsèquement meilleur? Cela devrait être impossible, en fait – chimiquement, les deux sont identiques. Y a-t-il un moyen pour qu’un déséquilibre de deux acides aminés isomères miroir ou des percurseurs de sucre se soit développé avant que la vie ne commence? Cela nous ramène à «la chiralité doit venir de quelque part» et à toutes sortes d’explications bizarres qui remontent à asymétries subtiles dans les lois physiques de base et autres (un sujet que je écrit au sujet de sur ce blog en 2002 – mec, ai-je écrit beaucoup de billets de blog). Si nos types de vie sont relativement faciles à développer dans l’univers (qui après tout nage dans l’eau, les acides aminés, etc.), allons-nous rencontrer un mélange de cinquante-cinquante formes de vie isomères alors que nous commençons à explorer? Je n’en ai aucune idée, et personne d’autre non plus – c’est l’une des principales questions ouvertes, et semble le rester pour un bon moment à venir.
Un autre sujet philosophique, puisque c’est vendredi, après tout: comment reconnaître nous-mêmes l’asymétrie? En d’autres termes, comment savons-nous la droite de la gauche? La question semble ridicule, mais s’améliore à l’inspection. Les humains sont (pour la plupart) bilatéralement symétriques, mais les deux hémisphères du cerveau sont une forte exception. Je ne peux pas mentionner cette exception sans envoyer les gens dans le terrier du lapin Jaynes «Esprit bicaméral» hypothèse – Ash Jogalekar m’a fait remarquer que Richard Dawkins une fois appelé Celui-la « soit des ordures complètes, soit une œuvre de génie consommé, rien entre les deux«, Et je ne peux pas être en désaccord. Comment les embryons développent de telles asymétries en premier lieu est une autre question étonnamment profonde, et pourrait se résumer à la direction que les cils battent, ce qui pourrait bien se résumer aux protéines impliquées dans leur construction, et nous revenons à la chiralité de la biochimie.
Rappelez-vous également que nos yeux sont câblés séparément dans chaque hémisphère (ce qui a conduit à quelques rapports spectaculairement étranges dans la littérature après l’expédient chirurgical désespéré de callosotomie du corps dans les cas graves d’épilepsie. La rupture des principales connexions neuronales entre les deux hémisphères de cette manière a un certain nombre d’effets secondaires, et parmi ceux-ci peuvent être qu’un patient (au moins au début) donne réponses différentes aux mêmes questions quand ils sont lus par l’œil gauche par rapport à l’œil droit (les différentes fluences verbales de chaque hémisphère sont également un facteur). Mon hypothèse est donc qu’au niveau macroscopique, notre système de reconnaissance de chiralité est basé sur des asymétries dans notre traitement conscient du monde via nos yeux gauche et droit, et donc nos hémisphères cérébraux gauche et droit. Je serai heureux de voir les gens percer des trous dans cette idée dans les commentaires.