Происхождение жизни до сих пор остается загадкой. Ежегодно ученые проводят миллионы исследований, чтобы добраться до истоков жизни. Исследования белков, которые являются строительными блоками живых существ, продолжают удивлять день ото дня.
Сегодня можно сказать, что почти все аминокислотные строительные блоки белков существуют в зеркальном отражении, как правая и левая перчатки. Исследование показало, что на заре существования планеты использовались только левосторонние белки, хотя оба вида были одинаково многочисленны и легко соединялись в лаборатории. Что-то произошло в ранние времена, что изменило баланс в пользу левшей, и с тех пор белки стали размножаться и объединяться слева.
ОСТАЕТСЯ ТОЛЬКО ДОГАДЫВАТЬСЯ, ВЕРНУТСЯ ЛИ ОНИ НА ПРОТИВОПОЛОЖНУЮ СТОРОНУ
Трое американских исследователей сообщают в журнале Nature, что, отслеживая скорость образования пар аминокислот, называемых дипептидами, они обнаружили несколько механизмов, которые в конечном итоге способствуют образованию дипептидов, два члена которых обладают одинаковой ловкостью.
«Это весьма убедительно», — говорит Джеральд Джойс, глава Института биологических исследований Салка и ведущий химик по вопросам происхождения жизни, который рецензировал исследование. Далее исследователи надеются выяснить, приводят ли те же механизмы более крупные пептиды и белки к левостороннему движению, и можно ли этим объяснить противоположную тенденцию в РНК и ДНК, сахара которых неизбежно являются правосторонними основаниями. Если да, то новые механизмы могли бы объяснить, почему жизнь принимает форму одного зеркального отражения, а не другого.
МЕТЕОРИТЫ ДЕЛАЮТ БЕЛКИ ЛЕВОСТОРОННИМИ?
Поскольку предрасположенность к тому или иному предпочтению руки известна, в последние годы были предложены различные объяснения происхождения жизни. Например, было показано, что метеориты, которые могли засеять раннюю Землю, содержат большое количество левосторонних аминокислот, возможно, потому, что их содержимое подвергалось воздействию поляризованного света. Или магнитные поля на ранней Земле могли направлять ранние биомолекулы. Это остается загадкой.
Мэтью Паунер, химик, изучающий происхождение жизни в Университетском колледже Лондона, и его коллеги открыли ряд молекул на основе серы, которые, вероятно, присутствовали на ранней Земле, и показали, как они легко соединяют отдельные аминокислоты с предшественниками аминокислот, называемыми аминонитрилами, образуя дипептиды. Поскольку эти реакции происходят в воде и протекают со всеми аминокислотами, встречающимися в живых организмах, они предлагают правдоподобный способ образования первых белков.
ЭФФЕКТ ДОМИНО
Команда Паунера не смогла проверить, есть ли у катализаторов на основе серы склонность к хиральности, но Донна Блэкмонд, химик по происхождению жизни из Scripps Research, и ее коллеги Мин Денг и Цзиньхан Ю подхватили эстафету. Они протестировали два сернистых соединения Паунера, чтобы выяснить, чувствительны ли катализаторы к образованию дипептидов. В серии экспериментов исследователи из Скриппса начали с перекошенного соотношения аминокислот L и D (например, 60% L и 40% D). Гетерохиральные дипептиды L,D и D,L образовывались быстрее всего, удаляя из смеси равное количество аминокислот L и D по мере их образования. Из-за фундаментального перекоса в пуле непрореагировавших аминокислот в конечном итоге оставалось преобладающее количество L, что увеличивало вероятность образования полностью левовращающих дипептидов. «Это похоже на эффект домино, — говорит Паунер о результатах исследования.
На данный момент этот сдвиг в сторону определенного предпочтения рук наблюдается только в случае с дипептидами. Но, по словам Блэкмонда, предварительная работа позволяет предположить, что такой же процесс смещения происходит, когда серные катализаторы собирают короткие пептиды в более длинные пептидные цепи.
Джойс считает, что подобная математика может также помочь объяснить, как происходит захват генетических молекул жизни. «Это может происходить со многими другими вещами, например с РНК», — говорит он.
