122 подписчика
Зеркальные изомеры молекул — предшественниц РНК по-разному взаимодействуют с магнитным полем
На поверхности магнетита преимущественно оседают одни изомеры, вырастая в целые кристаллы определенной хиральности
Этот механизм мог заложить предпочтение D-сахаров и L-аминокислот, определившее облик жизни на Земле
Все живые организмы на Земле состоят из L-аминокислот и D-сахаров
Зеркальные отражения этих молекул ничем от них не отличаются, однако в составе биологических молекул практически не встречаются
Такая избирательность остается одной из главных загадок жизни
Новая работа биологов из Гарвардского университета объясняет ее тем, как молекулы — предшественницы нуклеиновых кислот взаимодействовали с магнитными минералами в земной коре
Аминокислоты, сахара — и нуклеотиды, в состав которых они входят — обладают хиральностью
Это значит, что они могут иметь две разные структуры, похожие друг на друга как зеркальные отражения или правая и левая ладони
Химически они ведут себя совершенно одинаково и в реакциях образуются в равных количествах
Однако в живых организмах встречается лишь один определенный вариант — L-аминокислоты и D-сахара
Почему жизнь (по крайней мере, земная) построена на основе именно таких молекул — загадка
Белки, которые катализируют биологические реакции, взаимодействуют с молекулами определенной структуры
Они могут избирательно связывать один энантиомер («зеркальный» изомер), игнорируя другой
Но с чего все началось?
Никакой химический механизм не мог обеспечить зарождающуюся жизнь одними энантиомерами в ущерб другим
Поэтому для объяснения этого парадокса ученые обычно обращаются к различиям в их физических свойствах
В частности, они по-разному взаимодействуют с некоторыми космическими частицами, потоки которых могли создать избыток определенных изомеров еще до появления жизни
Кроме того, энантиомеры отличаются магнитными характеристиками
Поэтому с намагниченной поверхностью с большей вероятностью связываются лишь определенные изомеры, а при смене магнитных полюсов поверхности, наоборот, их зеркальные отражения
Новая работа (Dimitar Sasselov) продемонстрировала такое поведение для рибо-аминооксазолина (RAO)
Это предшественник двух из четырех нуклеотидов РНК, включающий остаток D- или L-сахара
Он легко кристаллизуется, и если кристалл начал расти из зародыша с определенной хиральностью, то далее он собирает те же самые энантиомеры, «игнорируя» другие
Ученые проводили эксперименты с магнетитом — широко распространенным в земной коре железосодержащим минералом
К таким образцам прилагали мощное внешнее поле, усиливая магнитные свойства, и помещали их в раствор, содержащий смесь разных энантиомеров RAO
В таких условиях на поверхности минерала оседали преимущественно одни изомеры
Дальнейший рост кристаллов усиливал эту разницу, приводя к накоплению молекул определенной хиральности
При смене направления магнитного поля такое же преимущество получали противоположные энантиомеры
Стоит заметить, что поля, использованные в экспериментах, в тысячи раз мощнее, чем магнитное поле Земли
Однако Сасселов и его коллеги полагают, что и более слабого действия достаточно для того, чтобы вызвать первоначальное «отклонение» в пользу одного из энантиомеров
Кроме того, в другой работе ученые показали, что кристаллы RAO сами могут усиливать магнитные свойства магнетита, на поверхности которого находятся
Это могло создать механизм с положительной обратной связью, который усиливал преимущество молекул одной хиральности
Возможно, именно кристаллизация RAO на поверхности магнетита привела к накоплению молекул — предшественниц РНК определенной хиральности
Это могло заложить преимущество D-сахаров уже на первых этапах возникновения жизни, когда все ключевые функции выполняли именно РНК
И уже в дальнейшем, когда к делу подключились ДНК и белки, такое предпочтение естественным образом было «унаследовано» ими — и всеми живыми организмами на Земле
3 минуты
17 июня 2023