Космопорт "Nefelana"

В январе 2000 г. в воздухе над северной частью канадской Британской Колумбии разорвался крупный метеорит, обломки которого упали на замерзшую поверхность озера Тагиш. Огненный взрыв успело заметить множество свидетелей, так что внимания к событию было достаточно, и буквально в течение нескольких дней фрагменты метеорита были собраны и помещены в стерильные криогенные условия для того, чтобы минимизировать возможность загрязнения образцов земными микроорганизмами.

«Чем дольше мы изучаем метеорит Тагиш-Лейк, тем больше тайн о прошлом Солнечной системы обнаруживаем, - говорит канадский исследователь Кристофер Херд (Christopher Herd), - А последняя работа с его образцами позволила раскрыть роль, которую могла играть заключенная в метеоритах вода в том, что жизнь на Земле состоит исключительно из левосторонних аминокислот».

Напомним, что белки состоят из аминокислот, молекул хиральных, функциональные группы которых могут располагаться на «основе» двумя разными способами, как пальцы на левой и правой руках. У всех известных нам живых организмов (за редчайшими и очень особенными исключениями, которые можно буквально сосчитать по пальцам) имеются лишь левосторонние L-аминокислоты, хотя с точки зрения химии различить ту или другую ориентацию просто невозможно.

Правда, белки, составленные из смеси лево- и правосторонних аминокислот будут иметь совершенно иную пространственную конфигурацию и окажутся неактивны. Однако ничто не мешает появлению и развитию жизни на базе D-аминокислот, хотя нам такие примеры неизвестны. Жизнь асимметрична, и это ее свойство критически важно для работы всей ее биохимической машинерии.

Как же так получилось? Ведь даже самые совершенные современные методы синтеза аминокислот неминуемо дают смесь L- и D-энантиомеров в соотношении примерно 50:50. Иначе говоря, уже на первых этапах развития жизни она должна была отдавать предпочтение лишь одному из них, и, отобрав его из пребиотической смеси, впредь основываться только на нем. Причина этого до сих пор остается одной из самых серьезных проблем биологии.

Впрочем, вернемся к метеориту Тагиш-Лейк. Исследуя его фрагменты, ученые смешали их и развели в теплой воде, после чего идентифицировали состав. Здесь стоит напомнить, что астероиды сформировались задолго до появления не только жизни на Земле, но и самой планеты, вместе с другими телами Солнечной системы. При этом обнаружилось, что содержание левосторонней аспарагиновой кислоты в нем вчетверо больше, чем ее D-формы. С другой стороны, для аланина, также найденного в образце, эта разница была совсем мала, всего 8%.

Казалось бы, что это может значить? В конце концов, фрагменты не были с самого начала изолированы от загрязнения земной микрофлорой и органикой, что могло легко привести к какому угодно перевесу L-аминокислот. Но именно то, что для аспарагиновой кислоты и аланина оно оказалось столь существенно разным, позволяет считать, что виной тому – не загрязнение. Дополнительно проведенный изотопный анализ подтвердил внеземное происхождение обеих аминокислот в метеорите: содержание углерода-13 в них для современной Земли нехарактерно.

Итак, можно сделать промежуточный вывод: где-то в космосе, в астероиде, где образовались эти аминокислоты, имелись условия, благоприятствующие появлению или стабильности именно L-формы как минимум для одной из них. Ранее подобная идея уже высказывалась, причем было предположено, что причиной тому стало поляризованное излучение в протопланетном облаке юной Солнечной системы. Однако одно только это излучение неспособно объяснить огромное преимущество L-аспарагиновой кислоты по сравнению с ее D-энантиомером. Видимо, здесь должен работать еще какой-то механизм – тем более что поляризованное излучение в равной степени воздействовало бы и на аланин, для которого, однако, такого яркого доминирования L-формы не наблюдается.

Поэтому ученые выступили с новым предложением. Дело в том, что право- и левосторонние аминокислоты образуют нередко совершенно разные кристаллы. Такая их особенность даже используется иногда в качестве метода для разделения оптических изомеров.

Авторы полагают, что изначально случайное небольшое преимущество L-форм в ходе множества циклов кристаллизации и следовавшего за ним растворения становилось все более значительным. Такой процесс для аспарагиновой кислоты, кристаллы L- и D-энантиомеров которой совершенно различны, действовал весьма активно. При этом для аланина, который легко включает в кристалл обе оптические формы, он был не так выражен – если вообще действовал. Так или иначе, жизнь к моменту ее зарождения на Земле могла получить с падавшими на планету астероидами изначальный набор с явным преимуществом L-аминокислот.

Стоит заметить, что такой механизм должен лишь усиливать уже существовавший избыток одной формы над другой. Изначально же, как полагают ученые, его все-таки создали какие-то условия в протопланетном облаке – возможно, то же поляризованное излучение, разлагавшее правосторонние молекулы активнее левосторонних.