Новости химической науки > Еще одно возможное объяснение хирогенеза

Механизм распада молекул 3-бромкамфары, находящихся под бомбардировкой поляризованными электронами, предлагает еще одно объяснение свойственной биологическим системам гомохиральности – тому, что в природе биологические системы предпочитают один из возможных зеркальных изомеров биологически активных молекул.

Возможно, что предпочтение право- или левовращающим изомерам в живых системах обусловлено излучением звезд и Солнца, в котором купалась молодая Земля.

Биологически значимые вещества – углеводы и аминокислоты часто могут существовать в виде пары зеркальных изомеров – энантиомеров, которые нельзя совместить друг с другом с помощью простых операций как поворот или трансляция – аналогичным же образом мы не можем совместить нашу правую и левую руки, или, скажем, надеть перчатку от левой руки на руку правую (некоторые, конечно могут, но все равно на правую руку лучше надевать комплементарную ей перчатку). В биологических тканях аминокислоты и сахара представлены только одним из энантиомеров, а понимание причины такой предпочтительности является ключом для разгадки секрета появления жизни.

Причина гомохиральности, присущей живой ткани, может лежать в поляризованном космическом излучении. (Рисунок из Phys. Rev. Lett., 2014, DOI: 10.1103/PhysRevLett.113.118103)

Тим Гей (Tim Gay) из Университета Небраски-Линкольна поясняет, что в настоящий момент существует две гипотезы, объясняющие гомохиральность биологически активных соединений. Первая заключается в том, что хиральные соединения строго определенной стереоконфигурации были занесены на Землю «на борту» кометы, а вторая – гипотеза Вестера-Ульбрихта, основывается на том, что право- и левовращающие изомеры биологически активных соединений образовались по причине того, что у спинов электронов тоже имеется правовращающее и левовращающее состояния.

Гипотеза Вестера-Ульбрихта предполагает, что излучение левовращающих электронов предпочтительнее разрушает левовращающие прекурсоры ДНК, оставляя правовращающие строительные блоки. Несмотря на популярность этой гипотезы среди многих биохимиков, доказательств ее релеватности до настоящего времени не было получено. Гей отмечает, что в одной из форм гипотез падающий на молекулу вещества электрон, отличающийся при этом «правильной» хиральностью может вызывать разрушение молекулы. Исследователи из группы Гея решили проверить эту возможность и подтвердили ее, правда, осторожно заявляя о том, что результаты эксперимента еще нельзя считать полным подтверждением того, что процесс Вестера-Ульбрихта протекал, однако и не отрицают возможности его протекания.

Совместно с Джоан Дрейлинг (Joan Dreiling) исследователи создали источник бета-радиации, облучая кристалл арсенида галлия лазером. Поток электронов поляризовали, получая соответственно право- и левовращающие электроны, которые направляли на газообразный образец 3-бромкамфоры, молекулы, способной существовать в виде пары энантиомеров. Былообнаружено, что левовращающие электроны преимущественно разрушают левовращающую бромкафору и наоборот, приводя таким образом к нарушению симметрии реакции. Степень асимметрии невелика – она составляет величину 3x10^–4, но, тем не менее, эта асимметрия хорошо воспроизводилась во многих экспериментах.

Специалист по вопросам происхождения биомолекулярной асимметрии Уве Майерхенрих (Uwe Meierhenrich) отмечает, что результаты экспериментов Гея и Дрейлинг кажутся многообещающими. Он добавляет, что если эту концепцию удастся перенести на межзвездные условия и изучить хиральные молекулы, играющие роль в живой ткани, она может стать прорывом в давней теме хирогенеза.

Источник: Phys. Rev. Lett., 2014, DOI: 10.1103/PhysRevLett.113.118103

метки статьи: #биохимия, #химическая эволюция