Отчего жизнь такая леворукая? Виноваты звезды.
Большинство людей правши, несмотря на то, что белки, из которых состоят люди представляют собой комбинацию левосторонних аминокислот. Молекулы крепятся к общему «основанию» одним из двух возможных образов, являющихся зеркальным отражением друг друга, как пальцы на ладонях наших рук. При лабораторном синтезе право- и левосторонние белки образуются в одинаковой пропорции. Однако, живая природа предпочитает левостороннюю версию. Исследователи полагают, что причиной этому феномену может быть та самая звездная туманность, в которой родилась самая первая в мире биологическая молекула, еще задолго до появления самого Солнца.
В 2004 году космический аппарат НАСА «Стардаст» прошел сквозь ореол кометы. В полученных «Стардастом» образцах были обнаружены аминокислоты, стандартные блоки белков, которые, в свою очередь, являются основным строительным материалом живых существ. Кометы, по сути, представляют собой замороженный первичный материал, оставшийся нетронутым с самого начала зарождения Солнечной системы. Иными словами, такой материал имеет внепланетное происхождение и, вероятно, все еще содержит частицы туманности, из которой родилось наше Солнце.
Исследование
Группе исследователей в лабораторных условиях удалось воссоздать температуру подобной звездообразующей туманности. В приборе, полностью изолированном от и без того бодрящей температуры лаборатории, удалось снизить температуру до -263 градусов по Цельсию, что всего на десять градусов выше абсолютного нуля. При такой температуре замедляется и даже полностью останавливается вибрация в молекулах. Ученые полагали, что на поверхности взвешенных в холодном газе пылевых частиц аминокислота (в частности, обнаруженный глицин) могла подвергнуться некоему воздействию, которое сделало ее левосторонней.
Молекула глицина состоит из ядра углерода с прикрепленными к нему четырьмя фрагментами. Если два фрагмента прикрепляются к углероду, то молекула симметрична. Однако стоит заменить водород на более тяжелый атом, и симметрия нарушается. Варианты крепления к ядру формируют одну из зеркальных версий аминокислоты, право- или левостороннюю. Или, выражаясь в химических терминах, молекула становится хиральной.
Результат исследования
Исследования показывают, что в молекуле глицина атом водорода может быть замещен атомом дейтерия, вариантом водорода с дополнительным нейтроном в ядре, удваивающим его вес. Звездные туманности изобилуют дейтерием, который образует многочисленные химические соединения, в том числе окись дейтерия или так называемую тяжелую воду. Если атом дейтерия замещает водород, его очень трудно вытеснить из молекулы. Таким образом, количество хирального глицина неуклонно растет до тех пор, пока весь глицин внутри звездной туманности не станет лево- или правосторонним.
Хиральный глицин очень похож на исходный симметричный глицин, но обладает одним очень важным свойством. Лабораторные эксперименты показали, что хиральный глицин вызывает цепную реакцию, стимулируя появление новых молекул той же пространственной ориентации.
Иными словами, если глицин стал левосторонней молекулой, то последующие молекулы также будут преимущественно левосторонними. Однажды предпочтя один изомер, жизнь на планете Земля остается верной ему, что и является причиной левосторонней направленности большинства молекул, которую мы наблюдаем сегодня.
В поисках глицина
Это открытие потенциально дает ответ и на другой вопрос. Теоретически, внутри звездной туманности можно обнаружить большое количество молекул глицина, однако, практически пока никто их наличие не зафиксировал. Молекулы поглощают различные диапазоны волн, которыми пронизан космос. Способность поглощать излучение напрямую связана с расположением атомов в молекуле. Излучение сильнее взаимодействует с одним хиральным изомером, почти не затрагивая другой, создавая для них неравные условия. Поиски глицина так и не увенчались успехом. Однако, ученые искали именно симметричную версию глицина, а не его левостороннего близнеца. Левосторонний глицин поглощает излучение по-другому и ученые его просто могли не заметить.
Это интересная гипотеза, но многие вопросы все еще остаются без ответа. Еще одно исследование показало, что дейтерий действительно заменил собой водород, что привело к образованию хирального глицина, но его количество слишком мало, чтобы с научной точностью утверждать, какая из зеркальных версий образовалась.
Возможно, частицы космической пыли притягивают лево- или правосторонние молекулы. Или, например, оба типа хиральных молекул формируются в одинаковом соотношении, но один из них более подвержен распаду. Ответы на эти вопросы прольют свет если не на жизнь, то на ее базовые компоненты за пределами нашей солнечной системы.
Материал переведен и подготовлен Командой «ПравоНалево»
Перепечатка материала возможна только при указании прямой ссылки на страницу материала и упоминании в тексте материала:
Клуб левшей «ПравоНалево»
Основатель клуба — Елена Боева
propravonalevo.com
