На пороге глобальной катастрофы? Зазеркальная жизнь
Кто и зачем пытается получить живые организмы из зеркально отраженных молекул, — и почему этот поиск может закончиться глобальной катастрофой.
Природа сплошь и рядом демонстрирует удивительную однобокость. Ракушки обыкновенных улиток-прудовиков закручиваются строго по часовой стрелке, а мутации, вызывающие закручивание в противоположном направлении, приводят к развитию полностью «зеркального» моллюска, с противоположно расположенными органами. Несколько лет назад биологам удалось найти пару такому «обратному» прудовику; теоретически, они могут стать основателями новой популяции, неспособной спариваться с обычными улитками, и со временем выделиться в новый «зеркальный» вид.
Однако односторонность природы заходит куда глубже анатомии. Аминокислоты, из которых состоят белки, а также входящие в состав нуклеиновых кислот сахара (рибоза и дезоксирибоза) тоже могут быть лево- или правосторонними, как кисти наших рук. Такие изомеры совершенно одинаковы по составу, но отличаются по структуре, как зеркальные отражения друг друга.
С нашей стороны
Их можно различить, пропуская через раствор поляризованный свет, волны которого колеблются в одной определенной плоскости. Одна структура повернет эту плоскость по часовой стрелке, другая – против нее. Даже называют их соответственно: правовращающими (+ или D) и левовращающими (- или L) оптическими изомерами. В остальном же физические и химические свойства таких молекул полностью идентичны. Не существует реакции, которая позволила бы получить только L- или D-аминокислоты, и «в пробирке» они образуются в равной смеси. Их нельзя разделить по температуре кипения или плотности, но вот живые организмы демонстрируют крайнюю избирательность.
Все мы, от мельчайших бактерий до крупных государственных деятелей, используем белки, состоящие только из L-аминокислот, а также ДНК и РНК, включающие только D-сахара. Исключения известны, но они действительно единичны. Например, некоторые бактерии используют D-аминокислоты для синтеза антибиотиков и борьбы с конкурентами. Пара D-аминокислот синтезируется и в организмах млекопитающих, играя роль медиаторов нервной системы. Но все это – капля в зеркальном море жизни.
Ее строгая приверженность L-аминокислотам и D-сахарам, по-видимому, уходит в очень далекое прошлое, вплоть до последнего всеобщего предка, жившего более 3,5 млрд лет назад. Случайность ли это, или в такой конфигурации действительно есть определенный смысл, до сих пор неизвестно. Возможно даже, что жизнь способна быть и «универсальной», – но наша оказалась строго избирательной. Такая особенность позволяет датировать древние останки: со временем L-изомеры спонтанно переходят в D-форму, пока их отношение не станет равным. Скорость этого процесса известна, и по количеству D-аминокислот можно выяснить время смерти образца.