откуда взялась хиральность?

[Nord]

Или может, я, как недалёкий человек, неправильно понял непризнанного гения Nord-a ?

С прискорбием сообщаю, что на этом высказывании заканчиваю диалог с Вами. Было приятно пообщаться.

[Serty]

Ну что-ж вы так
---------
По поводу размышлений Чарльз Маккомс:
Я с ним согласен в том, что жизнь если появилась, то появилась 50:50. И только... Допустим, что первожизнь - это некоторые аналоги РНК, получившие возможность самовоспроизведения. Ибо в одномоментное возникновение сегодняшнего состояния белок-РНК-ДНК я не верю. Но он совершенно игнорирует, то, что если такие молекулы возникли, то они могли бы себя воспроизводить только хирально, и их эволюция сразу разошлась. Как и сейчас - если сделать среду со всеми 8 энантиомерами нуклеотидов, неправильные не будут включаться в синтез. То есть, процесс эволюции у обеих ветвей пошел рядом, но непересекясь. И если обе ветви жизни дошли до белков, то у них вполне мог оказаться и разный набор используемых аминокислот! То есть они развивались совершенно независимо, и лишь конкуренция за простейшие питательные вещества их как-то объединяла. И одна из них проиграла эволюцию.... И не надо никакого обоснования преимущества одной из форм. Зачем увеличивать число сущностей, ИМХО.
----------
А теперь я хочу немного пофантазировать . Допустим, что D-жизнь всеже сохранилась. Как ее выявить? Классические методы выявления микроорганизмов малопригодны - используемые среды адаптированы под основную жизнь. Новейшие, основанные на анализе ДНК, после ПЦР тоже - они не могут мультиплицировать наследственный материал другой хиральности. Кроме того, такие организмы могли сохранится только среди медленно размножающихся олиготрофов, которые весьма сложны для изучения. Мое предидущее измышление, о среде с D-аминокислотами малопригодно: такая среда ориентирована на живущих в богатой среде сапрофитов, а основаня среда не той хиральности. Здесь скорее бы подошла среда с примитивнейшими источниками углерода, например с одним ацетатом. А что-бы убрать конкуренцию с основной формой жизни, в нее нужно добавить изрядный набор антибиотиков и фунгицидов. Ведь большинство из антибиотиков также хиральны, и не могут действовать на D-жизнь. Не знаю как насчет D-жизни, но то что выросло бы на такой среде было бы интересно.
-----------
Это было так давно, что вряд ли мы когда нибудь узнаем наверняка как это было

[IB]

---------
То есть они развивались совершенно независимо, и лишь конкуренция за простейшие питательные вещества их как-то объединяла. И одна из них проиграла эволюцию.... И не надо никакого обоснования преимущества одной из форм. Зачем увеличивать число сущностей, ИМХО.

Именно.
Я бы добавил к этому необязательность зарождения D-жизни (она же R-жизнь - надо бы упорядочить названия, а то путаюсь ). Если предположить, что зарождение жизни требует сотен миллионов лет для случайного образования самореплицирующихся пре-РНК, то начавшийся процесс эволюции мог изменить условия на планете таким образом, что вероятность зарождения D-жизни резко уменьшилась. Например сейчас ждать такого зарождения вообще бессмысленно - органика толстыми слоями на земле лежит уже только в виде L-жизни, HCN в воздухе не витает, аминокислоты с неба после грозы в больших количествах не падают и т.д.
Но, конечно, отбросить полностью гипотезу, что D-жизнь была, и в результате случайности проиграла конкурентную борьбу L-жизни все-таки, наверное, нельзя.

----------

А теперь я хочу немного пофантазировать . Допустим, что D-жизнь всеже сохранилась. Как ее выявить? Классические методы выявления микроорганизмов малопригодны - используемые среды адаптированы под основную жизнь. Новейшие, основанные на анализе ДНК, после ПЦР тоже - они не могут мультиплицировать наследственный материал другой хиральности. Кроме того, такие организмы могли сохранится только среди медленно размножающихся олиготрофов, которые весьма сложны для изучения. Мое предидущее измышление, о среде с D-аминокислотами малопригодно: такая среда ориентирована на живущих в богатой среде сапрофитов, а основаня среда не той хиральности. Здесь скорее бы подошла среда с примитивнейшими источниками углерода, например с одним ацетатом. А что-бы убрать конкуренцию с основной формой жизни, в нее нужно добавить изрядный набор антибиотиков и фунгицидов. Ведь большинство из антибиотиков также хиральны, и не могут действовать на D-жизнь. Не знаю как насчет D-жизни, но то что выросло бы на такой среде было бы интересно.
-----------

Я думаю, такой эксперимент был бы интересен, правда ставить наверное нужно специальным образом - скорее всего, в конце-концов постоянно будут находится резистентные штаммы.


Какие могут быть варианты по поводу D-жизни:

1. Существует D-жизнь, которая способна питаться L-жизнью.

Крайне маловероятно с учётом стабильности существующей экосистемы. Но если она стабильна, то должна существовать и L-жизнь, которая может питаться D-жизнью. Последнее проверяемо экспериментально, тогда вероятно D жизнь была бы давно уничтожена доминирующей S-жизнью.

2. Существует низкоорганизованная D-жизнь, пищевая цепочка которой ведёт начало от примитивных водорослей или от организмов, которые не зависят от фотосинтеза .

С водорослями проблема подобная тому, что в п. 1. Экосистема вряд ли будет стабильна - сложно придумать факторы, которые стабилизировали бы систему при соотношении масс D-/L- жизни скажем один к триллиону.
Поэтому ловить водоросли в открытом океане для проверки думаю бесполезно. Что остается - так это "чёрные курильщики" и подобные объекты, в которых присутствует очень древняя жизнь. Но тут опять проблема - раз эта жизнь существует, она должна была бы эволюционировать.

Итого, мне кажется, что условие стабильности экосистемы приводит к тому, что D жизнь не может существовать в подавляющем меньшинстве длительное время, ибо сложно представить себе условия в которых подобная стабилизация могла имень место. Если предположить, что скорость эволюции симбатна количеству биомассы, то доминирующий тип жизни должен был бы получить осязаемое преимущество, после того, как превысил бы по массе другой тип на несколько порядков.

------------------------

P.S. Интересная статья в International Journal of Astrobiology 4 (1) : 49–61 (2005) на эту тему. Приведена вероятная схема возникновения и эволюции хиральной жизни с перечислением основных гипотез.

Код: Выделить всё

http://journals.cambridge.org/download.php?file=%2FIJA%2FIJA4_01%2FS1473550405002442a.pdf&code=340e1e6aa3654b665695a37a3d8fa71f

[Сержл]

Продолжим.
Есть такие личные замечания, когда раскристаллизуешь вещества, скажем винной кислотой, ну или пролином и тд, всегда замечал, что R- изомер во всех случаях (у меня) выпадает легче (из диастереомерной пары) и он чище (кристаллы правильной формы), S- всегда остается в маточнике, было ли такое отмечено вами? Причем не зависит, точечная или аксиальная хиральность, всегда R чище. Прокалывал ряд продажных веществ, тоже R чище. Скажем БИНОЛ, на банках и R и S изомеров стоит 99+, прокалываешь R 98.7% ее, S 97. Тоже можно отметить в продажном альфа-фенилэтиламине. Ну еще много чего колол.

[IB]

Продолжим.
Есть такие личные замечания, когда раскристаллизуешь вещества, скажем винной кислотой, ну или пролином и тд, всегда замечал, что R- изомер во всех случаях (у меня) выпадает легче (из диастереомерной пары) и он чище (кристаллы правильной формы), S- всегда остается в маточнике, было ли такое отмечено вами? Причем не зависит, точечная или аксиальная хиральность, всегда R чище. Прокалывал ряд продажных веществ, тоже R чище. Скажем БИНОЛ, на банках и R и S изомеров стоит 99+, прокалываешь R 98.7% ее, S 97. Тоже можно отметить в продажном альфа-фенилэтиламине. Ну еще много чего колол.

Обозначения CIP (R-, S-) с физическими свойствами практически не коррелирует .

Но раз Вы говорите, что наблюдаете - то возможно что-то в этом есть. Например:
Если используется винная кислота или пролин, то они, вероятно всегда L ((S,S) и S). Eсли сокристаллизовать с ними ряд соединений одного типа (имеющие сходное строение, не содержащие элементы с большим номером), то "стерика" (распределение стерического объема) R- изомера будет непосредственным образом кореллировать с обозначением CIP. Соответственно, может быть, что для такого ряда соединений (R,S) будут подобными стерические взаимодействия, и все они будут кристаллизоваться легче, чем для (S,S).

А вообще, никакой "магии чистоты" в изомере обазначаемом R- быть не должно.

[Yu/2]

Я здесь как-то говорил про фундаментальные исследования разности энергий оптических изомеров (parity violation) а вот сегодня попалась на глаза статья: The effect of parity violation on kinetic models of enantioselective autocatalysis. Gabor Lente, Phys. Chem. Chem. Phys., 2007.

Из абстракта: It is concluded that the small difference between enantiomers caused by De cannot be amplified under conditions reasonable for the generation of biological chirality. It also seems highly unlikely that biological chirality was determined by any intrinsic difference between enantiomers.

Так что вот...

[Serty]

Интересная гипотеза: http://www.membrana.ru/lenta/?7855ю
Интересно, а слюда имеет хиральные свойства?

[Сержл]

Интересная гипотеза: http://www.membrana.ru/lenta/?7855ю
Интересно, а слюда имеет хиральные свойства?

Мну такое в новостях Хемпорта видел. а слюда бывает хиральной.

[Vittorio]

В Perkin 1 за, кажется, 1997 год как-то видел статейку - поляризованное лазерное излучение делает enrichment рацемического субстрата. На примере (каком- не помню) было показно, что Д-изомер переносит излучение нормально, а Л-изомер в этих условиях разваливается. В общем, найду статейку - выложу.

[Сержл]

В Perkin 1 за, кажется, 1997 год как-то видел статейку - поляризованное лазерное излучение делает enrichment рацемического субстрата. На примере (каком- не помню) было показно, что Д-изомер переносит излучение нормально, а Л-изомер в этих условиях разваливается. В общем, найду статейку - выложу.

Найдешь круто будет, нам тут образчики от лазерных взрывов хотят принести на предмет нахождения хиральных частиц в взрывной пылюге (лазером пуляют по ахиральным веществам).

[Vittorio]

В Пн пороюсь на работе, должна быть где-то на поверхности..

[Vittorio]

да вот, собственно -
J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1, 1997, 1275 - 1278
прямой линк на pdf

Код: Выделить всё

http://www.rsc.org/delivery/_ArticleLinking/DisplayArticleForFree.cfm?doi=a608453b&JournalCode=P1

[Ivan110]

Ага я её тоже видел - там на примере винных кислот. Для интересующихся
кинул в обменник.
J.Chem.Soc.Perkin Trans.1 1997, 9, 1275
Laser-induced enantioenrichment of tartaric acid via a multiphoton
absorption process

[Бухалыч]

О, глобальная тема (а может, универсальная? )!
Что ж, запоздалые три копейки (на оригинальность монетного двора не претендую, ибо непросвещен и тёмен, но все совпадения случайны, ежели таковые имеются).

Положим, что Вселенная на интересующем нас участке анизотропна (будь то магнитное поле вращающейся Земли + поток солнечных антинейтрино, или циркулярно-поляризованное радиоизлучение пары нейтронная звезда - красный гигант, или что-то ещё, впрочем, вопрос скорее к астрофизикам).
Вот, положили...
Теперь рассмотрим молекулу с диастереотопными водородами CH2XY, пусть для наглядности X = COOH, Y = NH2.
Система из двух Н может существовать в орто- и пара- виде, как и обычный Н2, причем орто- может существовать в трех состояниях, два из кот. хиральны. Будем надеяться, что в нашей анизотропной системе энантиоспиномеры (во как!) разойдутся по энергиям.
Далее рассмотрим переаминирование чего-нибудь а-ля пировиноградная кислота нашим, не побоюсь этого слова, хиральным глицином. Принимая во внимание гипотетическую разницу глицинов в энергиях и термодинамику, делаем вывод, что у образующегося аланина будет некий ee. Вуаля.

Примеры, конечно, корявые, но в общем что-то такое и хотел сказать.
Возможно, стоит копать именно в этой (спиновой) области.

[Бухалыч]

Новость в тему

[Droog_Andrey]

А частичная поляризация солнечного света атмосферой не катит?

[Бухалыч]

А частичная поляризация солнечного света атмосферой не катит?

Дак а толку что?
Об этом уже писали на необъятных просторах топика - чтоб иметь хоть какие-то намеки на хиральность, свет должен быть поляризован циркулярно.

[Cherep]

В какихто природных условиях он может быть циркулярно поляризован. Но это тоже если не обсуждалось, то упоминалось.

[Бухалыч]

В какихто природных условиях он может быть циркулярно поляризован. Но это тоже если не обсуждалось, то упоминалось.

Наверно что-нибудь а ля прохождение через хиральный кварц света, предварительно поляризованного отражением от чего-нибудь а ля водной поверхности .
Тогда правомерен вопрос: есть ли хоть какая-то разница в энергиях (+)- и (-)-кварца. Хотя, если даже и да, то это уже вторичный эффект.

[Droog_Andrey]

ОК, тогда как насчёт хиральности вращения Земли? Солнышко ходит слева направо в северном полушарии и справа налево в южном, но полушария-то разные. В одном накопилось больше R, в другом больше S, потом они встретились и остался только один ©