Космическая радиация обжигает кирпичики жизни
|
Группа французских химиков под руководством Уве Мейергенриха (Uwe Meierhenrich) выдвинула гипотезу, которая объясняет происхождение хиральности биологический молекул. Несмотря на довольно спорный характер самой гипотезы, в ее подтверждение ученые приводят довольно неожиданные и интересные результаты экспериментов.
Как известно, большинство биологически значимых молекул, в частности, аминокислоты, не обладают зеркальной симметрией. Поэтому они могут существовать в двух разных формах — правой и левой. Это свойство получило название хиральности. Если получать органические молекулы химическим путем, то правые и левые молекулы получаются с равной вероятностью. Однако живые существа используют и производят только один вариант органических молекул.
Почему жизнь на Земле построена на основе только одного типа молекул, пока остается загадкой. Наиболее ходовая гипотеза говорит, что изначально правых и левых молекул было поровну. Потом, когда стали формироваться механизмы естественного отбора, одна из сторон по чистой случайности, получила незначительно преимущество. Развив этот успех за счет более эффективного размножения, левые аминокислоты полностью вытеснили правые.
Хотя такое объяснение выглядит довольно гладко, на самом деле, оно оставляет массу нерешенных вопросов. Например, из него не ясно, почему в победивших организмах не нашлось места, например, для обоих изомеров одной и той же аминокислоты — и правого, и левого. Ну и, конечно, очень много неясного остается в вопросах о добиологической, то есть химической, эволюции. (Интересующихся отсылаем к замечательной статье акад. В. Н. Пармона).
Все эти неясности заставляют ученых искать альтернативные механизмы нарушения симметрии. В проведенных недавно лабораторных экспериментах группа Уве Мейергенриха обнаружила, что ультрафиолетовое излучение с круговой поляризацией определенного направления имеет склонность к избирательному разрушению изомеров некоторых аминокислот. Поток излучения с длиной волны 180 нм и левосторонней круговой поляризацией направлялся на твердую пленку, состоящую из право- и левосторонних вариантов аминокислоты лейцина. После сеанса облучения выяснилось, что баланс между молекулами разных типов нарушился — в образце остался небольшой избыток левосторонних аминокислот.
Этот результат лег в основание новой гипотезы, объясняющей загадку «односторонности» белковых структур на Земле. По мнению Уве Мейергенриха никакой «войны форматов» между протеинами вообще не было. Аминокислоты, способные сформировать правосторонние белки, были сожжены ультрафиолетом еще в космосе. В результате земной плацдарм был без боя занят выжившими «левыми» соединениями. Произошло это событие еще в те времена, когда аминокислоты обоих типов свободно носились по космосу, сидя в пушистой ледяной пыли. К тому времени, как из этих «пушинок» сформировались первые кометы, врезавшиеся в Землю и другие планеты, подавляющее большинство правосторонних аминокислот уже погибло.
Таким образом, вопрос об ориентации аминокислот сводится этой гипотезой к вопросу об ориентации круговой поляризации излучения. Но откуда взяться в космосе избытку левосторонне поляризованного излучения? Внятного ответа на этот вопрос в публикации журнала News Scientist не содержится, однако имеется намек на то, что излучение может поляризоваться при рассеянии на частицах пыли, ориентация которых выравнивается под действием магнитных полей (вероятно, галактических?).
Преимущество данной гипотезы состоит в том, что она избавляет нас от тандема «случайность + естественный отбор», который лежит в основе традиционной гипотезы, делая ее практически непроверяемой. Однако новая гипотеза тоже содержит немало подводных камней. В частности, она утверждает, что все первичные аминокислоты попали на Землю из межзвездной среды. В то же время эксперимент, выполненный в 1953 году Стенли Миллером (Stanley L. Miller), говорит о том, что в первичной атмосфере Земли под действием грозовых разрядов и солнечного ультрафиолета должны были образовываться собственные аминокислоты.
Французские исследователи намерены продолжать свои эксперименты с поляризованным светом, постепенно сокращая его длину волны. А мы подождем 2014 года, когда запущенный Европейским космическим агентством автоматический зонд Rosetta высадится на комете 67P/Чурюмова-Герасименко и проведет анализ вещества на ее поверхности.
