Ученые предлагают новый химический механизм самой ранней эволюции и происхождения жизни

Исследователи из Университета штата Огайо (США) выдвинули новую теорию о том, как строительные блоки жизни — белки, углеводы, липиды и нуклеиновые кислоты, из которых состоит каждый организм на Земле, — могли эволюционировать в пользу определенного типа молекулярной структуры.

Это связано с хиральностью — отсутствием симметрии относительно правой и левой стороны. Многие жизненно важные молекулы всех живых организмов «направлены» или только влево, или только вправо. Почему, зачем и как так получилось — загадка для науки. Само слово «хиральность» возникло от греческого «рука» — также несимметричны человеческие кисти. Хиральность определяет химическую активность молекулы и то, как она взаимодействует с другими веществами. В журнале ACS Earth and Space Chemistry исследователи предлагают новую теорию.

Понимание значения «право- или леворукости» молекулы играет огромную роль в биохимии и особенно важно, когда речь идет о разработке лекарств для лечения молекулярных заболеваний, таких как рак. В то время как «правая» молекула может быть полезна для человека, та же самая, но «левая» может оказаться опасной.

Авторы работы описывают модель, в которой молекулы одного типа хиральности распространяются за счет фундаментальной силы, называемой слабым ядерным взаимодействием. Второе по слабости взаимодействие после гравитации, это явление отвечает за распад атомного ядра. Сочетая элементы биологии, ядерной физики и химии, ученые дают объяснение того, как предпочитаемая хиральность в строительных кирпичиках жизни развилась не случайно, а благодаря этой фундаментальной силе природы, которая заложила молекулярную основу жизни на Земле. Ей «помогали» и усиливали эффект металлы древней Земли (например, кальций), а уже конкретная хиральность помогла создать остальные «кирпичики жизни», которые оказались наиболее эффективными.

Хотя исследование на данный момент носит чисто теоретический характер, отмечается, что при наличии правильной технологии есть несколько способов доказать этот механизм. Химические эксперименты могут быть проведены с помощью тяжелых элементов, таких как уран. Это поможет получить результат всего за несколько лет. Другой, более практичный способ — с помощью спектроскопии посмотреть на близлежащие экзопланеты, чтобы попытаться определить, проявляют ли молекулы и там тоже одну хиральность чаще другой.

«Если бы существовала предпочтительная, и это был бы тот же тип, который мы наблюдаем на Земле, то это стало бы очень, очень убедительным доказательством того, что природа на самом деле направляет эволюцию биологической химии», — сказал Джеймс Коуэн, почетный профессор химии и биохимии.

Учёные объяснили, как бактерии удаётся «дышать» камнями

«Джеймс Уэбб» нашел в далеких галактиках органические молекулы