Дэниэл Глэвин из Центра космических полётов НАСА (США) и его коллеги предложили новое объяснение того факта, что жизнь на Земле пользуется только молекулами с определённой пространственной ориентацией. 

Анализ метеорита из канадского озера Тагиш показал, что вода внутри астероидов вынуждает некоторые наиболее распространённые в космосе аминокислоты отдавать предпочтение левой ориентации перед правой. 

В январе 2000 года крупный метеороид взорвался в атмосфере над севером канадской провинции Британская Колумбия, и град осколков попал в замёрзшее озеро. Поскольку огненный шар видели многие, фрагменты удалось собрать в считанные дни и сохранить в замороженном состоянии, не допустив сильного загрязнения образцов. 

Точно так же, как с помощью ограниченного набора букв алфавита мы составляем слова и целые трактаты, земной жизни достаточно лишь 20 аминокислот для создания миллионов белков. Молекулы аминокислот могут быть сложены двумя способами, которые являются зеркальными отражениями друг друга, но смешиваться такие близнецы не могут, как показали лабораторные эксперименты: синтетические белки, сложенные из сочетания левых и правых аминокислот, просто не работают. 

Поэтому жизни пришлось выбрать что-то одно, и она отдала предпочтение левой ориентации. Учёные давно хотят знать — почему, ведь все стандартные методы производства синтетических аминокислот приводят к равной смеси левых и правых, то есть в пребиотической среде и те и другие вроде бы должны были быть представлены в равной мере. 

Учёные смешивали образцы метеорита из озера Тагиш в горячем водном растворе, а затем определяли их состав с помощью жидкого хроматографического масс-спектрометра. Оказалось, что в метеорите содержится примерно в четыре раза больше левой аспарагиновой кислоты — аминокислоты, используемой во всех ферментах, находящихся в организме человека. Она также применяется в производстве заменителя сахара — аспартама. 

При этом, что интересно, содержание левой версии аланина (другой аминокислоты, используемой земной жизнью) всего на 8% превышало количество правосторонней. 

«Если эти аминокислоты стали результатом загрязнения образцов, то левая версия должна преобладать всегда, — отмечает г-н Глэвин. — А так становится ясным, что все аминокислоты попали к нам вместе с метеоритом». 

О том же говорит и изотопный анализ. Земная химия предпочитает более лёгкие изотопы углерода, а образцы метеорита насыщены C¹³. 

Таким образом, можно сделать вывод о том, что ряд протеиногенных аминокислот в астероидах (или планетезималях) существовал преимущественно в левостороннем виде. Иными словами, равенства между левым и правым не было изначально. 

Но почему? Одни говорят, что это результат воздействия поляризованного излучения в солнечной туманности. Однако избыток левой аспарагиновой кислоты настолько велик, что его нельзя объяснить одним только поляризованным излучением. 

Как отмечает соавтор Аарон Бёртон из Центра им. Годдарда, ключом к разгадке может послужить то, что в насыщенном водном растворе аланин и аспарагиновая кислота образуют кристаллы по-разному. Аспарагиновая кислота (и не она одна) имеет такую форму, которая позволяет ей сочетаться с другими молекулами, образуя чистые кристаллы, то есть только с левыми или правыми вариантами. Для подобных аминокислот небольшого начального избытка той или другой версии (в данном случае левой — из-за поляризованного излучения) может оказаться достаточно, чтобы победила какая-то одна ориентация. 

Аланин же, напротив, благодаря своей форме предпочитает сочетаться со своим зеркальным отражением, поэтому получаются кристаллы с примерно равными долями тех и этих. Первоначальный избыток окажет на этот процесс минимальное влияние. 

Таким образом, финальная версия гипотезы выглядит так. Поляризованное излучение (ультрафиолетовое и др.) ближайших звёзд способствовало созданию в солнечной туманности левых аминокислот и уничтожению правых. Этот первоначальный небольшой избыток затем усилился в ходе процесса кристаллизации в астероидах, которые впоследствии доставили этот материал на Землю (вместе с водой). Жизни оставалось только сделать выбор в пользу наиболее распространённого типа аминокислот. К тому же увеличение доли левых аминокислот могло происходить и на Земле — в древних породах, лежащих на дне рек, озёр, морей. 

Кстати, тем самым осложняется поиск внеземной жизни: больше нельзя использовать преобладание левых аминокислот (например, в марсианском грунте) как свидетельство жизнедеятельности. 

Результаты исследования будут опубликованы в журнале Meteoritics and Planetary Science. 

Подготовлено по материалам НАСА.

Текст: Дмитрий Целиков