Warum: Chiralität

Juliette
Du hast gesagt, Moleküle wären unsichtbar. Wie hat man sie sich denn überhaupt ausdenken können, wenn sie noch nicht einmal zu sehen sind?

Jean-Jacques
Es ist noch gar nicht so lange her, daß man sich ihrer Existenz überhaupt sicher ist, aber nun gibt es Beweise - recht komplizierte übrigens. Mit Hilfe von Röntgenstrahlen kann man Moleküle sichtbar machen. Wenn die Röntgenstrahlen einen ganz definierten Körper durchdringen, entstehen Bilder, die man auf einem Bildschirm darstellen kann. Nun ist es gelungen, die Hindernisse, auf die diese Strahlen stoßen, vollständig zu rekonstruieren.

Juliette
Und die Moleküle sind solche Hindernisse?!

Jean-Jacques
Ja genau. Sogar jedes Atom, aus denen ein solches Molekül besteht. Und anhand der Darstellung auf dem Bildschirm kann man mit Hilfe des Computers den genauen Platz jedes einzelnen Atoms errechnen und so das Molekül rekonstruieren - und zwar dreidimensional, wie einen realen Gegenstand. Ich will versuchen, dir zu erklären, wie das funktioniert. Siehst du die beiden Hände hier... sie sind nicht gleich. Wenn du dir eine rechte Hand im Spiegel anschaust, siehst du eine linke... Ist dir das noch nie aufgefallen? Alles was rechts ist, wird zu links...
Nun kommt es sehr häufig vor, daß diese Moleküle in Form einer rechten oder einer linken Hand existieren, das heißt, sie erscheinen spiegelbildlich... Und solche Spiegelbilder kommen sehr häufig vor...

Juliette
Dann sind das also eigentlich dieselben Moleküle...?

Jean-Jacques
Das hast du gut erraten, aus dir wird noch eine richtige Chemikerin! Also, das kann zum Beispiel bei bestimmten Medikamenten sehr wichtig sein, denn da ist es möglich, dass die linke Variante gegen eine Krankheit wirksam ist, die rechte hingegen nicht. Ich will dir dazu ein Beispiel geben: Süßstoff, weißt du, der nicht dick macht. Solche Zuckermoleküle können in einer linken und in einer rechten Form existieren. Dabei ist die eine süß, die andere aber bitter! Merkwürdig, nicht? Nun, Hände auf griechisch heißen chaïros, und ich habe mich für dieses Problem der Chiralität interessiert..., ein Wort, das du bestimmt wieder vergessen wirst...
Ich habe dir gesagt, dass wir aus Milliarden von Molekülen bestehen... die sogenannten Proteine, aus denen wir bestehen, werden aus Molekülen hergestellt, die sowohl in einer rechten als auch in einer linken Variante vorkommen können.
Ganz allgemein kann man sagen, dass alles Natürliche nur eine Form besitzt... es besteht immer entweder aus einer linken oder einer rechten Molekülvariante. Warum das so ist, weiß man nicht. Und hier mischt sich nun die Chemie ein. Wenn der Chemiker diese Art Moleküle herstellt, die als rechte und als linke Form existieren können, schafft er immer beide Varianten gleichzeitig. Das eigentliche Problem ist, sie voneinander zu trennen. Eine linke und eine rechte Hand sind sich sehr ähnlich... Man kann sie nur schwer voneinander unterscheiden...

Juliette
Ja, aber wenn wir sagen wir mal annehmen, die linke Hand würde ein bisschen schneller wachsen als die rechte..., das heißt, die eine wäre kleiner als die andere... warum sollte man sie dann nicht voneinander unterscheiden können?

Jean-Jacques
Dann wäre ja die eine kein Spiegelbild der anderen mehr. Wenn du einen Gegenstand im Spiegel betrachtest, dann ist sein Aussehen völlig identisch. Um aber zwei spiegelbildliche Dinge voneinander zu trennen, muss man auf eine ganz spezielle Weise vorgehen, immer ausgehend von der Vorstellung zweier Hände.

Juliette
Da gibt es bestimmte Merkmale, zum Beispiel haben die beiden Handflächen genau die gleichen Linien. Man kann nicht einfach hier eine hinzufügen und dort nicht...

Jean-Jacques
Völlig richtig! Wenn du hier ein Kreuz machst, ist die eine Hand nicht mehr das Spiegelbild der anderen.

Juliette
Ja, ...oder vielleicht diese kurze Linie dort wegnehmen oder mit einem Filzstift etwas aufmalen, dann wäre die eine Hand bemalt, die andere aber nicht!

Jean-Jacques
Du hast wirklich alles verstanden! Eine der Möglichkeiten, wie man eine rechte von einer linken Hand unterscheiden kann, besteht darin, eine von beiden mit einem kleinen Zeichen zu versehen.

Juliette
Eben hast du gesagt, dass die Moleküle unsichtbar sind. Wie soll das denn funktionieren?

Jean-Jacques
Die Lösung ist, diese Moleküle mit einem dritten Molekül zu kombinieren, das sich von ihnen unterscheidet. Wenn meine linke Hand diesen Gegenstand hält, hat er keine Ähnlichkeit mehr mit der rechten... Anders gesagt, um die beiden Hände voneinander unterscheiden zu können, muss man sie mit einer dritten verbinden.

Juliette
In der Natur gibt es aber immer nur eine Hand... Die Chemiker fügen nun eine hinzu, aber wenn sie beide wieder voneinander trennen wollen, gelingt ihnen das nicht. Wozu soll denn das alles eigentlich gut sein?

Jean-Jacques
Es ist nicht ihre Schuld, sie können immer nur beide Formen gleichzeitig herstellen... Sie würden gerne nur eine einzige produzieren, aber sie wissen nicht wie. Die eigentliche Frage aber ist, warum die Natur immer nur jeweils eine Variante geschaffen hat. Die Chemiker haben darauf keine Antwort...

Juliette
Noch nicht einmal mir fällt dazu etwas ein... Ich denke, die Natur wollte sich von uns unterscheiden. Deshalb hat sie beschlossen, daß wir zwei Formen haben und sie nur eine einzige!

Jean-Jacques
Aha, du traust der Natur also so viel Intelligenz zu?

Juliette
Glauben Sie, dass man die Antwort eines Tages finden wird?