История жизни

<- Глава 4 Часть 2. Глава 1 ->

Часть 1. Кирпичики жизни. Из чего все сделано.

 

    Глава 5. Хиральная чистота жизни 

Если так хорошо известно строение живой клетки и совершающиеся в ней процессы, то может быть, можно искусственно все это синтезировать? Создать, так сказать, жизнь в пробирске.

Синтезировать аминокислоту не так сложно. Еще в 1850 г были синтезированы аминокислоты из альдегидов в присутствии аммиака и циановодорода HCN. Также можно получить аминокислоты, пропуская электрические разряды через смесь метана, аммиака, водорода и водяных паров. Этот опыт моделирует грозы в атмосфере ранней Земли.

Но на этом успехи синтеза и заканчиваются.  Даже используя природные аминокислоты, соединить в единую цепочку удается не более 300 аминокислотных остатков, искусственно синтезированные белки могут иметь неправильную третичную структуру. Еще хуже обстоит дело с синтезом нуклеиновых кислот. Возможно, с развитием науки какой-то прогресс в этом направлении будет достигнут, но в деле искусственного синтеза жизни есть одно принципиальное, непреодолимое препятствие.

Но прежде чем о нем рассказать, нужно объяснить, что такое изомеры. Изомеры – это вещества, имеющие одинаковый химический состав, но разное строение молекулы. Изомеры могут быть структурными и пространственными. Нас интересует разновидность пространственных изомеров, которые называются оптическими. Оптические изомеры – это молекулы, которые являются зеркальным изображением друг друга и поэтому несовместимы в пространстве, как левая и правая руки. Оптическими они называются потому, что все химические и физические свойства их совершенно идентичны, кроме одного – их растворы по-разному влияют на плоскополяризованный свет. Они закручивают его плоскость поляризации в разные стороны, а потому и называются право-  и левовращающими.

Так вот, аминокислоты и сахара (а сахара, как мы помним, входят в состав и нуклеиновых кислот) существуют как раз в этих двух изомерных формах. И при синтезе сахаров и аминокислот эти два изомера образуются в равных пропорциях, поровну. На метеоритах тоже находят пептидные цепи, и всегда они состоят из равных долей право- и левовращающих аминокислот. И отделить изомеры друг от друга невозможно, потому что все их свойства одинаковы. Как пишут в научно-популярных статьях – «разделить их в современных условиях невозможно». И все-таки когда-то, на заре жизни, они были разделены. Все белки на нашей планете построены из левовращающих аминокислот,  а нуклеиновые кислоты – из правовращающих сахаров. А белки-ферменты обладают способностью различать оптические изомеры. Кстати, именно потому, что все основания нуклеотидов и аминокислот направлены в одну сторону, у их цепочек возникает спиральная  организация.

Поскольку молекулы оптических изомеров похожи друг на друга как левая и правая руки, явление оптической активности растворов было названо хиральностью от греческого «хира» — рука. А абсолютное разделение оптических изомеров в живых организмах получило название хиральной чистоты жизни, и является одной из фундаментальнейших характеристик живого.

Опыты показали, то только в хирально чистых растворах возможно биологически значимое удлинение цепочки нуклеотидов и процесс саморепликации. Вероятно, для возникновения жизни должна была быть разрушена зеркальная симметрия предбиологической среды, а как это произошло, остается великой загадкой. Все предложенные до сих пор гипотезы решения этой проблемы носят умозрительный характер. Эти гипотезы вызваны к жизни конечным результатом (современными протеинами из чистых L-аминокислот), но их нельзя проверить экспериментальным путем.

<- Глава 4 Часть 2. Глава 1 ->

 

Понравилась статья? Поделись с друзьями.

Оставить комментарий

23 − 21 =