Правозакрученные "кирпичики" жизни могли появиться благодаря камням
Исследование под руководством Гарвардского университета, возможно, решило загадку того, как жизнь стала молекулярно "правой". В статье "Происхождение биологической гомохиральности путем кристаллизации предшественника РНК на магнитной поверхности", опубликованной в Science Advances, учёные объясняют, как всё могло начаться с правильных камней.
Молекулы могут быть левозакрученными, правозакрученными или обоих типов. РНК и сахара, составляющие ДНК, — правозакрученные молекулы. Никто не знает почему, и есть ли причина помимо случайности, по которой жизнь началась с "правой" версии.
По аналогии, человеческие руки могут быть левыми или правыми, и они являются зеркальными отражениями друг друга, что означает, что их нельзя совместить, не развернув одну из них. Молекулы могут обладать схожей структурной симметрией.
Подобно тому, как правшам сложно пользоваться левосторонними ножницами, а левшам-гитаристам нужно переворачивать струны и играть на инструменте иначе, молекулы взаимодействуют по-разному в зависимости от своей "закрученности". Имеет смысл, что, начавшись с одной версии, строительные блоки жизни должны продолжать с той же "закрученностью".
Одна интригующая идея заключается в том, что космические лучи с левым спином уничтожали левозакрученные предшественники ДНК как раз в момент зарождения жизни на Земле.
Рибозо-амино оксазолин (RAO) — ключевой предшественник РНК для двух её нуклеотидов, цитозина и урацила. RAO также образует кристаллическую структуру, которая может быть как правозакрученной, так и левозакрученной. При этом, как только кристалл начинает формироваться, правая или левая версия связывается только с молекулами той же "закрученности".
Размещая RAO на поверхностях магнетита (Fe3O4), исследователи смогли добиться 100%-ной однонаправленной кристаллизации RAO — левой или правой — в зависимости от спин-обменного взаимодействия и степени спиновой ориентации (намагниченности) активной поверхности.
Самый распространённый в природе магнитный минерал Земли, магнетит, в первичные времена имел бы множество возможностей для взаимодействия с RAO. Однако, по словам учёных, этот эффект вряд ли происходил при контакте частиц в растворе, например, в иле, а скорее на поверхностях осадочных пород.
Даже с текущими открытиями, возможно, объясняющими происхождение двух из четырёх компонентов нуклеотидов РНК, два всё ещё остаются загадкой. Пока что история происхождения показывает, что обычные, естественно встречающиеся компоненты при комнатной температуре могут запустить процесс. Если окажется, что оставшиеся два имеют схожие требования, это укажет на то, что жизнь на любой похожей на Землю планете во Вселенной могла начаться так же легко.