Как зародилась хиральность биологических молекул?

Question

Происхождение хиральной чистоты Живое вещество, в отличие от неживого, обладает хиральной чистотой: все белки состоят из левых аминокислот, а ДНК и РНК построены на правой рибозе. В опыте Миллера и других экспериментах по абиогенному синтезу левые и правые изомеры сахаров и аминокислот образуются в равных пропорциях. Если пытаться строить белки и нуклеиновые кислоты из такой смеси, то обычно получается случайное чередование левых и правых звеньев. Такие ДНК не могут свернуться в двойную спираль, а белки — в определенную устойчивую форму и потому не могут работать ферментами. Чтобы жизнь могла возникнуть, нужны какие-то механизмы, которые отделяют левые изомеры от правых. Поиск таких механизмов уводит нас очень далеко от биохимии. Хиральная асимметрия в космосе Изучая метеориты, ученые узнали, что хиральная асимметрия — небольшое преобладание одного изомера — возникла еще до появления планеты Земля. В богатых органикой метеоритах из группы углистых хондритов содержатся различные аминокислоты, причем левых изомеров обычно на 1-5% больше, чем правых. Скептики объявили этот результат следствием загрязнения метеоритов земными бактериями уже после падения, а сторонники гипотезы панспермии решили, что в метеорите сохранились остатки космических микробов. Однако подробное изучение метеоритных аминокислот показало, что они возникли без участия любых организмов. Избыток левых изомеров наиболе заметен в тех метеоритных аминокислотах, которые вобще не встречаются в живых клетках, например в изовалине. «Белковые» аминокислоты из тех же метеоритов — аланин, валин, пролин — имеют почти равное содержание обоих изомеров. Изотопный состав метеоритных аминокислот точно такой же, как у сажи, карбонатов, карбидов и других углеродсодержащих веществ в том же метеорите, а живые организмы всегда обеднены тяжелым углеродом-13 по сравнению с неживой средой. Так что какие-то космические факторы могут приводить к небольшому преобладанию левых аминокислот. Что это за факторы? Хиральность молекул проявляет себя при взаимодействии либо с другими хиральными молекулами, либо с поляризованным светом. Луи Пастер смог разделить смесь кристаллов винной кислоты, сортируя их пинцетом. В поляризованном свете кристаллы одного изомера были темными, а другого — светлыми. Что такое поляризация света и какая она бывает? Видимый свет, наряду с радиоволнами, тепловым, ультрафиолетовым, рентгеновским и гамма-излучением, является электромагнитной волной, т.  е.  колебаниями электрического и магнитного поля, распространяющимися от источника на неограниченное расстояние. И электрические, и магнитные колебания направлены поперек хода луча, под прямым углом к нему и друг к другу. Обычный свет, например от Солнца, свечи или лампы накаливания, представляет собой смесь электромагнитных колебаний во всех возможных направлениях. Такой свет называется неполяризованным. Если в луче света все колебания происходят в одной плоскости, то это линейная поляризация. Из книги Михаила Никитина "Происхождение жизни; От туманности до клеткиклетки" Каким образом сформировались планеты, на одной из которых зародилась жизнь? Почему земная жизнь основана на углероде и использует четыре типа звеньев в ДНК? Где во Вселенной стоит искать другие формы жизни и чем они могут отличаться от нас? В книге собраны самые свежие ответы науки на эти вопросы.  …

Answer 1

Думаю, что половину ответа на этот вопрос знают многие. Вспомним классический опыт Миллера-Юри (см. Википедия) . Авторы опыта пытались воссоздать условия, которые существовали на Земле, когда она еще не остыла. Опыт показал, что в этих условиях может образовываться и накапливаться первичная органика, которая по мере остывания планеты привела к образованию жизни на ней. Критики, как вы, совершенно справедливо обращают внимание на хиральность. В опыте Миллера-Юри левые и правые стереоизмеры получаются в равных пропорциях.

Со временем стало ясно, что синтез сложных молекул, включая органические, начался намного раньше. По современным представлениям, ядра комет сформировались в протопланетном облаке. Большая часть кометного вещества выпало на планеты. Однако, если в кометах до сих пор обнаруживают сложные органические молекулы (бензол, углеводы, спирты и т. д. ) , то значит именно они могли выполнять роль лабораторных колб в опыте Миллера-Юри, который сама природа поставила в рамках всей солнечной системы.

Этап горячей солнечной системы длился достаточно долго, поэтому разделение стереизомеров могло быть вызвано магнитными полями солнечной системы и планет. В любом случае, это предмет для научного поиска. В какой области протопланетного облака условия для такого разделения лучше. И главное: почему одна из хиральностей в этом случае побеждает?

Answer 2

зачем вы тут опубликовали вопрос и ответ одновременно? Вы сами с собой так общаетесь?

вобще вопрос надуманный. все живое - потомство каких-то первых живых существ, еще просто самокопирующихся молекул РНК, какая была хиральность у той первой молекулы - такая и у е потомков. Может были и другие - но проиграли в естественном отборе.