Хиральность биологических молекул связали с космическими лучами

Исследователи из Нью-Йоркского и Стэнфордского университетов в своей новой работе выяснили, что взаимодействие между древними протоорганизмами и космическими лучами может быть ответственно за хиральность в биологических молекулах. Если их идея верна, это будет значить, что вся жизнь во Вселенной будет иметь одинаковую предпочтительную хиральность. Об открытии ученые сообщили в статье The Astrophysical Journal Letters.

Хиральность — это свойство молекулы образовывать две формы, которые относятся друг к другу как зеркальные отражения. Для этого у соединения должен существовать хиральный центр — атом, имеющий четыре разных заместителя. Такие центры есть во многих биологических молекулах, например ДНК, РНК и аминокислотах. Что самое интересное, в живых организмах соединения существуют преимущественно в одной хиральной форме. При этом если ввести в тело зеркальный изомер этого соединения, то он не будет выполнять его функцию и все биологические процессы с участием этой молекулы пойдут не в том направлении.

Авторы работы выдвинули новую теорию, которая объясняет это явление. Они заподозрили, что в этом процессе значительную роль играют космические лучи. Это высокоэнергетичное излучение, которое поступает на Землю из различных источников. После попадания в атмосферу Земли космические лучи в конечном итоге оставляют после себя только элементарные частицы. На уровне поверхности большая часть космических лучей существует только в виде частиц, известных как мюоны.

Мюоны — это нестабильные частицы, существующие всего лишь две миллионных доли секунды. Но из-за того что они движутся почти со световой скоростью, обнаружить их можно на глубине более чем 700 метров ниже поверхности Земли. Мюоны также магнитно поляризованы — это означает, что все они имеют одинаковую магнитную ориентацию. Когда мюоны распадаются, они генерируют электроны с той же самой магнитной поляризацией. Исследователи полагают, что проникающая способность мюона позволяет ему и его дочерним электронам потенциально влиять на хиральные молекулы во Вселенной и на Земле в частности.

Гипотеза исследователей состоит в том, что в начале жизни на Земле это постоянное и последовательное излучение по-разному влияло на эволюцию двух хиральных форм молекул, из-за чего одна из них начала превалировать над другой. Эти крошечные различия в скорости мутаций были бы наиболее существенными на раннем этапе развития жизни, и молекулы, участвующие в этом процессе, были очень простыми и более хрупкими. При таких обстоятельствах небольшое, но постоянное влияние космических лучей могло бы на протяжении миллиардов поколений эволюции создать единую доминирующую ориентацию биологических молекул, которую мы видим сегодня.

В своей статье ученые предлагают эксперименты, которые могли бы помочь доказать или опровергнуть их гипотезу о космических лучах. Например, они хотели бы проверить, как бактерии реагируют на излучение с различной магнитной поляризацией. Исследователи также с нетерпением ждут органических образцов из комет, астероидов или Марса, чтобы увидеть, проявляют ли они такое же хиральное предпочтение.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.