Отбор зеркальных изомеров аминокислот на молодой Земле воспроизвели в лаборатории
Испанские ученые сумели обогатить смесь из различных зеркальных изомеров (пространственно несовместимых форм) аминокислоты валина одним из них путем нагревания. Предположительно, аналогичные процессы могли протекать на молодой Земле - в живых системах аминокислоты в белках присутствуют только в одной форме. Работа исследователей пока не опубликована в рецензируемом научном журнале. Ее краткая суть представлена в пресс-релизе Королевского химического общества.
Зеркальная, или оптическая, изомерия связана со способностью некоторых молекул вращать плоскость поляризованного луча света в противоположные стороны. Различают правовращающие и левовращающие изомеры. Их молекулы никаким образом не могут быть совмещены друг с другом в пространстве (также, например, как правая и левая руки).
Оптическая изомерия крайне важна для живых систем - в частности, аминокислоты, входящие в состав белков, являются левовращающими (так называемые L-формы). У ученых до сих пор нет единой точки зрения о том, как именно произошел "перекос" в сторону L-форм. По одной из версий, избыток левовращающих изомеров связан с бомбардировкой молодой Земли метеоритами - они занесли на планету преимущественно L-формы аминокислот (недавно было показано, что на найденных на Земле метеоритах L-аминокислот на 15-18 процентов больше, чем правовращающих D-форм).
Одной из аминокислот, обнаруженных на поверхности метеоритов, является валин. Авторы новой работы решили проверить, при каких условиях в смеси равного количества право- и левовращающих изомеров (так называемая рацемическая смесь) может образоваться избыток одной из форм. Ученые нагревали смесь изомеров валина, добиваясь возгонки - перехода вещества из твердого состояния в газообразное. При этом изомеры, вращающие плоскость поляризованного луча света, в одну сторону, образовывали "чистые" кристаллы. При продолжительном нагревании оптический изомер, бывший изначально в избытке, формировал большее количество кристаллов. Аминокислоты из таких "складов" могли впоследствии войти в состав живых систем и определить их "привязанность" к L-форме.
Процессы, подобные описанным в работе, могли протекать вблизи жерл вулканов, где наблюдался очень существенный перепад температур. До сих пор большинство исследователей, изучающих вопросы оптической изомеризации аминокислот, рассматривали, в основном, процессы перехода из твердого в жидкое состояние, которые, вероятно, были более распространены на юной Земле. Однако коллеги авторов нашли новую работу интересной.
Недавно другой коллектив ученых, также работающий с оптическими изомерами, показал, что они могут "воевать" друг с другом, стремясь объединиться в более сложные структуры, и при этом победу одерживают изомеры, которых в смеси больше.