Исследования проливают новый свет на космическое развитие аминокислот

Вашингтон [США], 29 мая (ANI): Ученые используют компьютерные модели биологических компонентов, обнаруженных в метеоритах, чтобы помочь им понять происхождение жизни на Земле.

Все биологические аминокислоты на Земле появляются исключительно в своей левосторонней форме, но причина, лежащая в основе этого наблюдения, неуловима. Недавно ученые из Японии обнаружили новые подсказки о космическом происхождении этой асимметрии. Основываясь на оптических свойствах аминокислот, обнаруженных на метеорите Мерчисон, они провели физическое моделирование, показавшее, что предшественники биологических аминокислот могли определять хиральность аминокислот на ранней стадии галактической эволюции.

Метеорит Мерчисон — метеорит, упавший в Австралии в 1969 году недалеко от Мерчисона, штат Виктория. Этот метеорит, один из старейших известных остатков доземной Солнечной системы, сыграл ключевую роль в подтверждении присутствия молекул углерода в других частях Вселенной.

Если вы посмотрите на свои руки, вы заметите, что они являются зеркальным отражением друг друга. Однако, как бы вы ни старались переворачивать и вращать одну руку, вам никогда не удастся идеально наложить ее на другую. Многие молекулы обладают сходным свойством, называемым «хиральностью», что означает, что «левосторонняя» (L) версия молекулы не может быть наложена на ее «правостороннюю» (D) версию зеркального отображения. Хотя обе версии хиральной молекулы, называемые «энантиомерами», имеют одну и ту же химическую формулу, способы их взаимодействия с другими молекулами, особенно с другими хиральными молекулами, могут сильно различаться.

Интересно, что одна из многих загадок происхождения жизни в том виде, в каком мы ее знаем, связана с киративностью. Оказывается, биологические аминокислоты (АК) — строительные блоки белков — на Земле встречаются только в одной из двух возможных энантиомерных форм, а именно в L-форме. Однако если синтезировать АК искусственно, формы L и D образуются в равных количествах. Это предполагает, что в какой-то ранний момент в прошлом L-AA, должно быть, стали доминировать в гетерохиральном мире. Это явление известно как «нарушение киральной симметрии».

На этом фоне исследовательская группа под руководством доцента Мицуо Сёдзи из Университета Цукуба, Япония, провела исследование, направленное на разгадку этой загадки. Как поясняется в их статье, опубликованной в The Journal of Physical Chemistry Letters, команда стремилась найти доказательства, подтверждающие космическое происхождение гомохиральности АК на Земле, а также сгладить некоторые несоответствия и противоречия в нашем предыдущем понимании.

«Идея о том, что гомохиральность могла возникнуть в космосе, была высказана после того, как АК были обнаружены в Мерчисонском метеорите, упавшем в Австралии в 1969 году», — объясняет доктор Сёдзи. Любопытно, что в образцах, полученных из этого метеорита, каждый из L-энантиомеров преобладал над своим D-энантиомером. Одно из популярных объяснений этого предполагает, что асимметрия была вызвана ультрафиолетовым светом с круговой поляризацией (CPL) в областях звездообразования нашей галактики. Ученые подтвердили, что этот тип излучения действительно может вызывать асимметричные фотохимические реакции, которые, если пройти достаточно времени, будут способствовать производству L-АК, а не D-АК. Однако абсорбционные свойства изовалина AA (изовалин — редкая аминокислота, доставленная на Землю метеоритом Мерчисон) противоположны свойствам других AA, а это означает, что объяснение только на основе УФ-излучения либо недостаточно, либо неверно.

На этом фоне команда доктора Сёдзи выдвинула альтернативную гипотезу. Они предположили, что вместо дальнего УФ-излучения киральная асимметрия на самом деле была вызвана именно эмиссионной линией CP Lyman-a (Lya), спектральной линией атома водорода, которая пронизывала ранний Млечный Путь. Более того, вместо того, чтобы сосредоточиться только на фотореакциях в АК, исследователи исследовали возможность хиральной асимметрии, начинающейся у предшественников АК, а именно аминопропаналей (АП) и аминонитрилов (АН).