«Асимметрия» биологических молекул может иметь космическое происхождение

Французские исследователи представили новые данные о том, почему многие хиральные биологические молекулы встречаются на нашей планете только в одной из возможных форм.

Хиральными, напомним, называют молекулы, существующие в двух формах, одна из которых представляет собой зеркальное отражение второй и не может быть совмещена с ней любой комбинацией вращений и перемещений. При получении в лабораторных условиях выявить превосходство одного варианта некоей хиральной молекулы над другим не удаётся, но в живых организмах часто используется только одна из версий. К примеру, аминокислоты, составляющие протеины, находятся в «леворукой» L-форме, а сахара в ДНК — в D-форме.

Объяснить это явление можно двумя способами. Сторонники первой гипотезы, которая в настоящее время теряет популярность, предполагают, что жизнь зарождалась в условиях идеального баланса между разными вариантами хиральных молекул, а нарушение равновесия стало следствием эволюции. Их противники утверждают, что асимметричное распределение установилось ещё до развития жизни и имеет космическое происхождение. Такая точка зрения получила некоторую экспериментальную поддержку: учёным удалось синтезировать хиральные органические молекулы в условиях, имитирующих космические.

Задачей авторов рассматриваемой работы стало не только получение хиральных молекул, но и создание дисбаланса между формами. Эксперименты проводились на французском синхротроне SOLEIL, который был использован в качестве источника УФ-излучения с круговой поляризацией (то, что в областях звездообразования на вещество может воздействовать свет с круговой поляризацией, уже установлено).

Рис. 1. Пучок УФ-излучения с круговой поляризацией, проходящий сквозь заполненный ксеноном газовый фильтр на установке SOLEIL (фото Thomas Lannes).

В условиях низких температур исследователи облучали молекулы воды, аммиака и метанола. При дальнейшем нагревании и анализе полученных органических остатков было обнаружено заметное (до 1,34%) снижение содержания L-формы аминокислоты аланина; «переворачивание» поляризации дало аналогичное превышение на 0,7%. Сниженную амплитуду эффекта во втором случае учёные объясняют тем, что на образец падало меньшее число фотонов.

Ничего подобного в эксперименте с линейно поляризованным излучением отмечено не было. Кроме того, указанная величина в 1,34% сходится с данными по асимметрии содержания разных форм аминокислот в веществе метеоритов.

Результаты исследований опубликованы в статье:

Pierre de Marcellus, Cornelia Meinert, Michel Nuevo, Jean-Jacques Filippi et. al. NON-RACEMIC AMINO ACID PRODUCTION BY ULTRAVIOLET IRRADIATION OF ACHIRAL INTERSTELLAR ICE ANALOGS WITH CIRCULARLY POLARIZED LIGHT. – Astrophysical Journal Letters. – 2011 727 L27, doi: 10.1088/2041–8205/727/2/L27.

Источник