2015-10-20

Загадка хіральності

2.5 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 2.50 (1 голос)

Група французьких хіміків під керівництвом Уве Мейергенріха (Uwe Meierhenrich) висунула гіпотезу, яка пояснює походження хіральності біологічних молекул. Незважаючи на досить спірний характер самої гіпотези, на її підтвердження вчені наводять досить несподівані і цікаві результати експериментів.

Як відомо, більшість біологічно значимих молекул, зокрема, амінокислоти, не володіють дзеркальною симетрією. Тому вони можуть існувати у двох різних формах - правій і лівій. Ця властивість отримала назву хіральності. Якщо отримувати органічні молекули хімічним шляхом, то праві і ліві молекули виходять з однаковою ймовірністю. Однак живі істоти використовують та виробляють тільки один варіант органічних молекул.

Чому життя на Землі побудоване на основі тільки одного типу молекул, поки залишається загадкою. Найбільш ходова гіпотеза говорить, що спочатку правих і лівих молекул було порівну. Потім, коли стали формуватися механізми природного відбору, одна зі сторін чисто випадково отримала перевагу. Розвинувши цей успіх за рахунок більш ефективного розмноження, ліві амінокислоти повністю витіснили праві.

Хоча таке пояснення виглядає досить гладко, насправді, воно залишає масу невирішених питань. Наприклад, з нього не ясно, чому в перемозі організмів не знайшлося місця, наприклад, для обох ізомерів однієї і тієї ж амінокислоти - і правого, і лівого. Ну і, звичайно, дуже багато неясного залишається у питаннях про добіологічної, тобто хімічної, еволюції.

Всі ці неясності змушують вчених шукати альтернативні механізми порушення симетрії. У проведених нещодавно лабораторних експериментах група Уве Мейергенріха виявила, що ультрафіолетове випромінювання з круговою поляризацією певного напряму має схильність до вибіркового руйнування ізомерів деяких амінокислот. Потік випромінювання з довжиною хвилі 180 нм і лівобічною круговою поляризацією спрямовувався на тверду плівку, яка складалася з право-і лівосторонніх варіантів амінокислоти лейцину. Після сеансу опромінення з'ясувалося, що баланс між молекулами різних типів порушився - у зразку залишився невеликий надлишок лівосторонніх амінокислот.

Цей результат ліг в основу нової гіпотези, що пояснює загадку «однобічності» білкових структур на Землі. На думку Уве Мейергенріха ніякої «війни форматів» між протеїнами взагалі не було. Амінокислоти, здатні формувати правосторонні білки, були спалені ультрафіолетом ще в космосі. У результаті земний плацдарм був без бою зайнятий «лівими» сполуками. 

Таким чином, питання про орієнтацію амінокислот цією гіпотезою зводиться до питання про орієнтацію кругової поляризації випромінювання. Але звідки взятися в космосі надлишку лівостороннього поляризованого випромінювання? Виразної відповіді на це питання в публікації журналу News Scientist не міститься, однак є натяк на те, що випромінювання може поляризуватися при розсіюванні на частинках пилу, орієнтація яких вирівнюється під дією магнітних полів.

Перевага даної гіпотези полягає в тому, що вона позбавляє нас від тандему «випадковість + природний відбір», який лежить в основі традиційної гіпотези, через що її практично неможливо перевірити. Однак нова гіпотеза теж містить чимало підводних каменів. Зокрема, вона стверджує, що всі первинні амінокислоти потрапили на Землю з міжзоряного середовища. У той же час експеримент, виконаний в 1953 році Стенлі Міллером (Stanley L. Miller), говорить про те, що в первинній атмосфері Землі під дією грозових розрядів і сонячного ультрафіолету повинні були утворюватися власні амінокислоти.

Французькі дослідники мають намір продовжувати свої експерименти з поляризованим світлом, поступово скорочуючи довжину його хвилі. А ми почекаємо 2014 року, коли запущений Європейським космічним агентством автоматичний зонд Rosetta висадиться на кометі 67P/Чурюмова-Герасименко і проведе аналіз речовини на її поверхні.

Коментарі:

blog comments powered by Disqus