Хиральность жизни на Земле объяснили потоками космических частиц — Naked Science
6 минут
Сергей Васильев
1

Хиральность жизни на Земле объяснили потоками космических частиц

6.1

Доминирование одних оптических изомеров над другими, характерное для всех живых организмов, могло возникнуть на Земле еще до возникновения самой жизни, под действием поляризованных мюонов.

©NASA, Jenny Mottar

Молекулы аминокислот и сахаров могут складываться в две зеркально симметричные структуры — похожие друг на друга, как наши левая и правая рука. Никакой разницы в химических свойствах между ними нет, и если синтезировать их искусственно, мы получим смесь тех и других изомеров. Однако все живые организмы на Земле используют лишь одну из этих форм — только L-аминокислоты и только D-сахара; исключения из этого существуют, но они единичны.

Впервые это фундаментальное свойство жизни обнаружил еще Луи Пастер, и с тех пор оно остается одной из главных загадок биологии. Различить L- и D-молекулы можно по их взаимодействию со светом. При прохождении сквозь раствор чистого изомера плоскость поляризованного света вращается по часовой стрелке или против нее. Поэтому предполагается, что не химические, а именно физические свойства оптических изомеров привели к тому, что одни из них доминируют в биосфере.

Следующий шаг к объяснению загадки сделали Ноэми Глобус (Noemie Globus) и Роджер Блэндфорд (Roger Blandford) из Стэнфордского университета, статья которых опубликована в The Astrophysical Journal Letters. По мнению ученых, хиральность возникла еще на первых этапах зарождения жизни, во время химической эволюции молекул-предшественников, которая происходила в условиях постоянной бомбардировки космическими лучами.

Такие высокоэнергетические частицы прилетают к нам и от Солнца, и от более далеких источников. К счастью, поверхности Земли они почти не достигают, сталкиваясь с молекулами еще в атмосфере и порождая потоки вторичных частиц, таких как мюоны. Мюоны также существуют лишь непродолжительное время, однако, с учетом околосветовой скорости, успевают проникнуть намного ниже поверхности: эти частицы удавалось зарегистрировать на глубинах более 700 метров.

Сталкиваясь с биологическими полимерами аминокислот (белками) и сахаров (которые входят в состав РНК и ДНК), высокоэнергетические мюоны вызывают их мутации. Однако в силу того, что это излучение поляризовано, с молекулами разной хиральности они взаимодействуют с чуть разной интенсивностью. По мнению ученых, именно это различие — слабое, но действовавшее на протяжении очень долгого времени — сделало одни изомеры более стабильными, а отбор закрепил эту «склонность» жизни.

Любопытно, что аналогичные процессы должны развиваться на других планетах, подходящих для возникновения жизни. Поэтому возможно, что такая же хиральность может быть свойственна и организмам, эволюционировавшим не только на Земле. «Это можно сравнить с рулеткой в Вегасе, в которой предусмотрено небольшое предпочтение красных клеток черным, — объясняет профессор Блэндфорд. — Проведите пару игр, и вы ничего не заметите. Но если вы будете играть в рулетку много лет, тот, кто ставит на красное, получит деньги, а кто ставит на черное — проиграет все».

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
8 часов назад
11 минут
Мария Азарова

Американские исследователи выяснили, как силиконовые грудные импланты с разной текстурой поверхности влияют на образование рубцов, а также развитие воспаления и редкого типа лимфомы.

5 часов назад
6 минут
Сергей Васильев

Новый метод анализа состава волос подкрепил правдивость мнения о том, что от стресса можно резко поседеть, а после его завершения — снова вернуть нормальную пигментацию.

5 часов назад
61 минута
Александр Березин

Восемьдесят лет назад началась война — крупнейшая в истории нашей страны, да и мира в целом. Германия напала на СССР, а огромный советский воздушный флот оказался почти бессилен перед намного меньшим немецким. Объяснений этому предлагали много. Мол, советские самолеты на тот момент устарели — среди них были даже бипланы! Тщательный анализ реальной ситуации показывает принципиально иную картину. В июне 1941 года советские самолеты во многом были лучше тех, что пришли им на смену в 1941-1943-х. Звучит дико, но в реальных боях Ил-2 оказался хуже легких штурмовиков-бипланов, а Як-1 — поздних модификаций И-16. Почему так вышло и в чем на самом деле причины кошмарных поражений советских ВВС в первое лето войны?

19 июня
5 минут
Илья Ведмеденко

Снимки демонстрируют интерьер новой российской атомной многоцелевой субмарины — К-561 «Казань», принадлежащей к проекту 885М «Ясень-М».

19 июня
55 минут
Александр Березин

Два миллиона лет назад планета вошла в состояние крайне необычной неустойчивости. Раз за разом она стирала экосистемы Африки с лица земли, отчего наши предки снова и снова оказывались в сложном положении. Семьдесят тысяч лет назад их число сократилось в десять раз — ударил другой, совершенно неожиданный фактор. Пару сотен тысяч лет назад не только человечество, но вообще все наземные виды могли погибнуть от еще более разрушительной силы. 12,9 тысячи лет назад множество людей умерли и миллионы квадратных километров полностью выгорели из-за взрывов в атмосфере и огненного дождя. Как именно наш вид пережил все это?

Позавчера, 07:35
9 минут
Мария Азарова

Китайские ученые воспроизвели модель мужской беременности млекопитающих на лабораторных крысах: результаты оказались успешными лишь отчасти, но все равно показали, что в таких случаях эмбрионы могут развиваться нормально. Мировое сообщество восприняло эксперимент с ужасом.

24 мая
23 минуты
Ольга Иванова

«Сексуальную революцию совершили задние сиденья автомобилей», – заявил в свое время американский общественный деятель Джерри Рубин. И ошибся. Раскрепощение нравов происходило задолго до появления машин, причем много раз. Оно напоминает движение маятника. Как и почему вершились «секшал революшнс» и стоим ли мы на пороге нового витка сексуальности или же нас ждет ужесточение морали? Об этом – в нашем материале.

9 июня
4 минуты
Ольга Иванова

Международная команда исследователей изучила геологию и условия существования самого большого моря в истории планеты — Паратетиса.

19 июня
5 минут
Илья Ведмеденко

Снимки демонстрируют интерьер новой российской атомной многоцелевой субмарины — К-561 «Казань», принадлежащей к проекту 885М «Ясень-М».

[miniorange_social_login]

Комментарии

1 Комментарий

25.05.2020
-
1
+
По-моему, всё гораздо проще. Если левую перчатку натянуть на правую руку, то будет неудобно; чтобы было удобно, нужно или "сдваивать" пальцы, или делать универсальную перчатку, в которой обеим рукам терпимо, но не так удобно, как в подогнанных под каждую руку перчатках. Точно так же с ферментами: специализированные под определённый оптический изомер будут выигрывать у универсальных. Кроме того, ферменты из одного оптического изомера будут проще, чем сделанные из смеси изомеров, потому что белковая цепь по-разному будет изгибаться на L- и D- аминокислотах. Соответственно эволюция организмов, использующих только один определённый изомер, будет протекать быстрее и, следовательно, эффективнее, чем организмов, не разделяющих изомеры. Ну а дальше -- дело случая, малые исходные флуктуации в численности право- и левоориентированных организмов привели в итоге к полному вытеснению одной из групп.
Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: