• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
14.06.2023, 11:29
Сергей Васильев
1 815

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
2 сентября, 08:20
Александр Березин

Бета-блокаторы около 40 лет использовали для лечения людей, пострадавших от инфаркта. Однако работы последних лет, авторы которых пробовали оценить их эффективность в современных условиях, уже поставили их полезность под вопрос. Новое исследование показало, что для одного из полов они могут быть даже вредны.

3 сентября, 08:12
Василий Парфенов

Таким образом получилось обнаружить новое свойство водяного льда: в нем проявляется флексоэлектрический эффект в широком диапазоне температур. Это объясняет многие тонкости возникновения молний в грозовых облаках.

1 сентября, 18:44
Василий Парфенов

В астрономии размер имеет большое значение: от диаметра главного зеркала телескопа напрямую зависит его разрешающая способность. Если на Земле габариты научных инструментов ограничены скорее бюджетами их строителей, то для космических телескопов мы достигли технологического предела. Что-то сложнее и крупнее «Джеймса Уэбба» построить фактически невозможно, по крайней мере, в ближайшие десятилетия. А для получения прямых изображений землеподобных экзопланет нужно зеркало в 10 раз крупнее. Но американские инженеры и астрономы нашли любопытное геометрическое решение этой проблемы.

2 сентября, 08:20
Александр Березин

Бета-блокаторы около 40 лет использовали для лечения людей, пострадавших от инфаркта. Однако работы последних лет, авторы которых пробовали оценить их эффективность в современных условиях, уже поставили их полезность под вопрос. Новое исследование показало, что для одного из полов они могут быть даже вредны.

3 сентября, 07:56
Адель Романова

Недавнее появление в Солнечной системе межзвездного объекта 3I/ATLAS вызвало новую волну обсуждения вопроса о том, как отличить комету или астероид от внеземного космического корабля либо другого артефакта, не созданного человечеством. Астрономы рассказали, что у искусственного объекта могут быть четыре характерные особенности.

1 сентября, 09:25
ТПУ

Ученые ТПУ совместно с коллегами провели эксперименты и с высокой точностью предсказали кинетические характеристики воспламенения и сгорания топлива с добавлением воды. Результаты показали, что топливо с небольшой добавкой воды сгорает на 7-14% быстрее по сравнению с однородным углеводородным топливом. В будущем это может помочь в разработке более экологичных и ресурсоэффективных систем сжигания альтернативных топлив.

6 августа, 20:59
Татьяна Пичугина

Примерно 12 800 лет назад в Северном полушарии началось резкое изменение климата, которое сопровождалось вымиранием мегафауны и угасанием культуры Кловис. Такое могло произойти, например, из-за прорыва пресных вод в Атлантику или мощного вулканического извержения. Несколько лет назад ученые обнаружили места на суше с повышенным содержанием элементов платиновой группы, прослоями угля, микрочастицами расплава. По их мнению, это может быть признаком пребывания Земли в потоке обломков кометы или астероида. В новой работе впервые представлены доказательства кометного события в позднем дриасе из морских осадочных толщ.

12 августа, 11:29
Юлия Трепалина

Влияет ли формат знакомства на качество последующих романтических отношений в паре? Научные данные на этот счет разнятся. Новое исследование по вопросу представила группа психологов из Польши, Австралии и Великобритании. В попытке понять, при каком сценарии удовлетворенность отношениями выше, а любовь крепче — когда двое нашли друг друга в Сети или познакомились в жизни, — ученые опросили свыше 6000 тысяч человек из разных стран.

16 августа, 19:09
Адель Романова

Астрономы подсчитали, что с поверхности летящего по Солнечной системе межзвездного объекта 3I/ATLAS каждую секунду испаряется около 40 килограммов водяного льда. Такую сильную кометную активность он проявил, будучи в три с половиной раза дальше Земли от Солнца. По мнению ученых, это довольно необычно.

[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
Закрыть
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