Хиральность — известная загадка границы между живым и не живым. Вернее, гомохиральность. Но это не что-то плохое, а всего-лишь однообразная симметрия молекул. При тождественности химических свойств левых и правых изомеров, являющихся зеркальным отражением друг друга, в живых организмах почему-то присутствуют только L-изомеры. Так, во всяком случае, говорят.
И начать стоит с того, что говорят не правду. Для белков L-изомерия аминокислот является правилом, но наличествуют и исключения. Только у микроорганизмов и считанные, однако, исключения есть. Главным же исключением являются молекулы ДНК и РНК. Они у живых организмов тоже состоят только из гомохиральных, но в другую — правую — сторону, — нуклеотидов.
Так в чём загадка? Поверхностно, в том, что при химическом синтезе изомеры образуются с равной вероятностью. Это касается, как аминокислот, так и нуклеотидов РНК. Что позволяет различать абиогенную и биогенную органику, в которой ориентация молекул упорядочена. И порождает недоумение… трудно формулируемое. Но странно же: несмотря на тождество химических свойств изомеров, живое от неживого отличается на уровне молекул. Как кажется, это о чём-то говорит. И, как минимум, должно иметь причины.
Подступаться к проблеме придётся издалека — из космоса. Ибо хиральное различие живого и не живого, как теперь известно, — ненадёжный критерий. Долгое время, — десятилетия, — метеориты смущали умы учёных, видевших в углистых хондритах что-то странно похожее на окаменелости микроорганизмов. И хотя сходство само по себе мало о чём говорит, проблема идентификации находок усугублялась именно нарушением симметрии. Среди органических соединений в хондритах преобладали именно, отождествляемые с жизнью L-изомеры.
«Грибы и бактерии» в метеоритах, — где жизни быть не могло по определению, — в конце концов, были опознаны, как минеральные конкреции, формирующиеся в условиях космоса — вакуума, радиации и невесомости. Проблема же преобладания L-изомеров осталась. Но уже в другой формулировке. Ныне известно, что нарушение симметрии при синтезе органики происходит в условиях туманностей. Почему — непонятно. Данный факт пока не имеет объяснения (его толком ещё и не искали, так как само открытие сделано недавно). Однако, ясно уже, что преобладание левой ориентации в небулярной органике означает и изначальное преобладание «левых» аминокислот на Земле в период возникновения жизни.
...Важно, однако, что изначальная асимметрия для случая нуклеотидов, в отличие от белков, как минимум, не доказана. Тем не менее, все до одной — все прописью — молекулы ДНК и РНК в живых организмах состоят только их «правых» звеньев. Странно? Э… Ну, не странно, как минимум, что все нуклеиновые кислоты в этом смысле одинаковы. Ведь это автокаталитические молекулы, штампующие собственные копии. Той же ориентации. И нет оснований сомневаться, что все современные молекулы ДНК являются потомками одной молекулы, появившейся 4 миллиарда лет назад. Кстати, это вовсе не была первая автокаталитическая молекула. И наверняка не единственная такого рода на рубеже катархея-архея. В кратерных озёрах абиогенная ещё РНК синтезировалась тоннами. Скорее всего, и первые живые организмы происходили ещё от разных молекул. Но потом, в следующий миллиард лет, когда моря слились в кое-какой океан, самая удачливая и прогрессивная линия вытеснила остальные.
И да. Это была линия с преимущественно правой хиральностью. То есть, правых изомеров среди звеньев спирали оказалось больше. Но после того, как живые организмы открыли синтез (почти сразу открыли, — 3.9 миллиардов лет назад первичный бульон был съеден и органика уже сама себя воспроизводила) это факт стал означать и большее количество «правых» нуклеотидов в природе. То есть, если даже ранее разницы и не было, то после этого молекула, нуждающаяся для воспроизводства в правых нуклеотидах, — достать которые проще, — получала конкурентное преимущество. Прогрессивно растущее, кстати, с каждым поколением. И отбор устранил все L-изомеры из ДНК.
Случайно правая ориентация восторжествовала? Скорее, закономерно. «Правая» РНК любит — хотя это и не критично — «левые» белки. Но первые организмы, — а вернее, «предорганизмы», — протобионты, — ещё не были синтезирующими. Они использовали наличествующие в растворе материалы. А там-то преобладали L-изомеры.
Да если б и не любила. Симметрия РНК и белков — две разные проблемы с разными же решениями. И даже одна. Случай нуклеиновых кислот проблемой быть признан не может, так как у них гомохиральность оснований — неизбежное следствие биогенного происхождения. Правую же ориентацию основания все молекулы на Земле могли получить случайно. Причём, вероятность этой случайности не меньше 50%.
Проблема же гомохиральности белков существует, но никак не связана с появлением жизни. Так как возникла ещё в предшествующий период. Очевидно, в туманностях хиральность молекул, — скорее всего, через поляризацию света, — каким-то образом сказывалась на из судьбе.
