• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
14.06.2023
Сергей Васильев
1 704

Хиральность молекул жизни объяснили влиянием магнитных минералов

5.4

Зеркальные изомеры молекул — предшественниц РНК по-разному взаимодействуют с магнитным полем. На поверхности магнетита преимущественно оседают одни изомеры, вырастая в целые кристаллы определенной хиральности. Этот механизм мог заложить предпочтение D-сахаров и L-аминокислот, определившее облик жизни на Земле.

Кристаллы RAO на поверхности магнетита
Кристаллы RAO на поверхности магнетита / ©Ozturk et al., 2023 / Автор: Telestis Scaevinius

Все живые организмы на Земле состоят из L-аминокислот и D-сахаров. Зеркальные отражения этих молекул ничем от них не отличаются, однако в составе биологических молекул практически не встречаются. Такая избирательность остается одной из главных загадок жизни. Новая работа биологов из Гарвардского университета объясняет ее тем, как молекулы — предшественницы нуклеиновых кислот взаимодействовали с магнитными минералами в земной коре. Статья об этом опубликована в журнале Science Advances.

Аминокислоты, сахара — и нуклеотиды, в состав которых они входят — обладают хиральностью. Это значит, что они могут иметь две разные структуры, похожие друг на друга как зеркальные отражения или правая и левая ладони. Химически они ведут себя совершенно одинаково и в реакциях образуются в равных количествах. Однако в живых организмах встречается лишь один определенный вариант — L-аминокислоты и D-сахара. Почему жизнь (по крайней мере, земная) построена на основе именно таких молекул — загадка.

Белки, которые катализируют биологические реакции, взаимодействуют с молекулами определенной структуры. Они могут избирательно связывать один энантиомер («зеркальный» изомер), игнорируя другой. Но с чего все началось? Никакой химический механизм не мог обеспечить зарождающуюся жизнь одними энантиомерами в ущерб другим. Поэтому для объяснения этого парадокса ученые обычно обращаются к различиям в их физических свойствах. В частности, они по-разному взаимодействуют с некоторыми космическими частицами, потоки которых могли создать избыток определенных изомеров еще до появления жизни.

Кроме того, энантиомеры отличаются магнитными характеристиками. Поэтому с намагниченной поверхностью с большей вероятностью связываются лишь определенные изомеры, а при смене магнитных полюсов поверхности, наоборот, их зеркальные отражения. Новая работа Димитара Сасселова (Dimitar Sasselov) продемонстрировала такое поведение для рибо-аминооксазолина (RAO). Это предшественник двух из четырех нуклеотидов РНК, включающий остаток D- или L-сахара. Он легко кристаллизуется, и если кристалл начал расти из зародыша с определенной хиральностью, то далее он собирает те же самые энантиомеры, «игнорируя» другие.

Ученые проводили эксперименты с магнетитом — широко распространенным в земной коре железосодержащим минералом. К таким образцам прилагали мощное внешнее поле, усиливая магнитные свойства, и помещали их в раствор, содержащий смесь разных энантиомеров RAO. В таких условиях на поверхности минерала оседали преимущественно одни изомеры. Дальнейший рост кристаллов усиливал эту разницу, приводя к накоплению молекул определенной хиральности. При смене направления магнитного поля такое же преимущество получали противоположные энантиомеры.

Стоит заметить, что поля, использованные в экспериментах, в тысячи раз мощнее, чем магнитное поле Земли. Однако Сасселов и его коллеги полагают, что и более слабого действия достаточно для того, чтобы вызвать первоначальное «отклонение» в пользу одного из энантиомеров. Кроме того, в другой работе ученые показали, что кристаллы RAO сами могут усиливать магнитные свойства магнетита, на поверхности которого находятся. Это могло создать механизм с положительной обратной связью, который усиливал преимущество молекул одной хиральности. Статья об этом еще готовится к публикации и пока доступна в библиотеке препринтов arXiv.

Возможно, именно кристаллизация RAO на поверхности магнетита привела к накоплению молекул — предшественниц РНК определенной хиральности. Это могло заложить преимущество D-сахаров уже на первых этапах возникновения жизни, когда все ключевые функции выполняли именно РНК. И уже в дальнейшем, когда к делу подключились ДНК и белки, такое предпочтение естественным образом было «унаследовано» ими — и всеми живыми организмами на Земле.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
Вчера, 13:37
Александр Березин

Пока премьер-министр Армении Никол Пашинян считает, что гражданам его страны надо отказаться от претензий на ранее населенные ими земли в современной Турции, Азербайджан на государственном уровне действует «исторически проактивно» — противоположным образом. Там есть и «Общество Западного Азербайджана», и даже канал «Западный Азербайджан ТВ». Находятся желающие назвать азербайджанцев преемниками кавказских албанов и даже заявить претензии на земли к западу от Азербайджана, где находится современная Армения. Разбираемся, насколько все это правда и есть ли этому научные обоснования?

8 часов назад
Игорь Байдов

Американские военные планируют разработать психостимулятор, действие которого можно активировать в мозге с помощью ближнего ИК-излучения. Такая технология поможет пилотам ВВС США сохранять бдительность во время длительных боевых вылетов. Привыкания или побочных эффектов препарат вызывать не будет.

5 часов назад
Полина Меньшова

Средство для полоскания рта «Листерин» повлияло на соотношение микроорганизмов в ротовой полости. У людей, которые регулярно использовали его, стало больше бактерий, способных привести к серьезным заболеваниям.

14 июня
Алиса Гаджиева

Авторы нового междисциплинарного исследования выяснили, как распределялись ресурсы в сообществе земледельцев и скотоводов одной из альпийских долин семь тысяч лет назад.

Вчера, 13:37
Александр Березин

Пока премьер-министр Армении Никол Пашинян считает, что гражданам его страны надо отказаться от претензий на ранее населенные ими земли в современной Турции, Азербайджан на государственном уровне действует «исторически проактивно» — противоположным образом. Там есть и «Общество Западного Азербайджана», и даже канал «Западный Азербайджан ТВ». Находятся желающие назвать азербайджанцев преемниками кавказских албанов и даже заявить претензии на земли к западу от Азербайджана, где находится современная Армения. Разбираемся, насколько все это правда и есть ли этому научные обоснования?

11 июня
Андрей

Китайские палеонтологи обнаружили образцы самых больших моллюсков, живших после Великого вымирания. Их гигантский размер говорит о том, что брюхоногие интенсивнее и быстрее восстановились в росте после массовой гибели. До этого подобные свидетельства находили в ладинском ярусе, а сейчас в анизийском.

24 мая
Игорь Байдов

С помощью космических и наземных телескопов международная команда астрономов открыла похожий на нашу планету мир в так называемой зоне обитаемости, позволяющей воде существовать на поверхности тела в жидком состоянии. По космическим меркам экзопланета находится достаточно близко к Земле и, вероятно, представляет собой скалистый мир с благоприятным для жизни климатом. Подобные миры астрономы открывают крайне редко.

27 мая
Андрей

Европейские гляциологи, используя первые снимки Восточной Антарктиды 1937 года, а также фотографии середины XX века и современные спутниковые данные, отследили, как менялись ледники в этом регионе на протяжении 85 лет.

10 июня
Александр Березин

Исследователи из США выяснили, что примерно два миллиона лет назад Солнечная система захватила хвост облака холодного межзвездного газа. В результате гелиосфера сильно сжалась, дав галактическим лучам свободно облучать все планеты системы. Это должно было вызвать и серьезные проблемы с климатом.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно