Феномен космических лучей?

Излучение сделало жизнь на Земле «правосторонней»

Если бы на Землю не поступало излучение из космоса, возможно, живые организмы были бы совершенно иными, чем сейчас. К такому выводу недавно пришли специалисты сразу из двух университетов США – Нью-Йоркского и Стэнфордского. В своем новом исследовании они предположили, что космические лучи ответственны за так называемое свойство хиральности в биологических молекулах.

Термин «хиральность» происходит от древнегреческого «рука» и означает свойство молекул не совмещаться в пространстве со своими зеркальными копиями, подобно тому как не могут быть совмещены друг с другом наши правая и левая руки… Такие зеркально-симметричные формы химических соединений носят название «энантиомеры».

Феномен был открыт еще в 1848 году Луи Пастером. Проводя опыты, ученый заметил, что кристаллы, выпадающие из раствора рацемического тартрата натрия-аммония, имеют две зеркальные формы, не совмещаемые друг с другом в пространстве. Собственно же понятие хиральности было введено лишь в конце XIX века Уильямом Кельвином. «Я называю какую-либо геометрическую фигуру, или группу точек, хиральной и говорю, что она обладает хиральностью, если ее изображение в идеальном плоском зеркале не может быть с ней совмещено» – вот выдержка из его «Балтиморских лекций по молекулярной динамике и волновой теории света» (1904).

Позднее В.Мейер выяснил, что хиральность свойственна соединениям азота, У.Дж.Поуп распространил это понятие на атомы серы, селена и олова, а А.Вернер описал хиральность комплексных соединений металлов. Наиболее важным открытием стало то, что хиральность оказалась характерной для аминокислот, которые считаются основными составляющими органических соединений. При этом, несмотря на то что при реакциях неорганического синтеза производится одинаковое количество «правых» и «левых» сахаров и аминокислот, каждый живой организм содержит молекулы лишь одной хиральной формы (гомохиральные). Так, при синтезе компонентов клеток используются только аминокислоты, «закрученные» влево, тогда как углеводы, напротив, «закручены» вправо. И если бы наша ДНК состояла и из «левосторонних», и из «правосторонних» энантиомеров, то она была бы нестабильна, утверждают специалисты.

Ранее хиральные соединения находили в падавших на Землю метеоритах, а также в кометном веществе. Между тем Джордж Купер и Андро Риос из Исследовательского центра НАСА имени Эймса (США) обнаружили, что в метеоритном веществе из Марокко и Антарктиды содержится больше «правых» сахаров и «левых» аминокислот. Возможно, эта особенность объясняется действием магнитных полей в период образования Солнечной системы. Излучение Солнца и соседних с ним звезд воздействовало на молекулы с «неправильной» конфигурацией, разрушая их, и, таким образом, оставался только один хиральный вид соединений, на основе которых затем формировалась жизнь…

Именно этот факт заинтересовал американских ученых. Они попытались отыскать объяснение данному явлению. И решили, что всему виной космическое излучение. Дело в том, что после того как лучи из космоса попадают в земную атмосферу и сталкиваются с азотом и кислородом, от них остаются лишь элементарные частицы – мюоны. Они и достигают поверхности Земли.

Мюоны являются нестабильными и способны существовать всего лишь две миллионных доли секунды. Так как они движутся почти со скоростью света, зафиксировать такие частицы можно только на глубине ниже 700 метров под поверхностью. Все мюоны имеют одинаковую магнитную ориентацию и после распада генерируют электроны, поляризованные таким же образом. Вместе с тем мюоны и их дочерние электроны обладают высокой проникающей способностью, позволяющей им вступать во взаимодействие с хиральными молекулами.

Однако, считают эксперты, когда на Земле появились первые протоорганизмы, мюоны по-разному влияли на эволюцию различных хиральных форм молекул. Так, в «правосторонних» соединениях реакции шли быстрее, чем в «левосторонних» с тем же составом. В результате одна из конфигураций начала доминировать над другой. «Крошечная разница в скорости мутаций могла способствовать эволюции жизни на основе ДНК, а не ее зеркальному отражению», – пишут авторы исследования в статье, опубликованной в научном издании The Astrophysical Journal Letters. Несколько лет назад группе ученых из Мичиганского университета (США) во главе с Майклом Лонго удалось опровергнуть гипотезу о том, что наша Вселенная изотропна и симметрична. Исследования велись в рамках проекта Sloan Digital Sky Survey (SDSS). Вначале ученые пытались найти доказательства того, что Вселенная обладает свойствами зеркальной симметрии. В таком случае, рассуждали они, количество галактик, которые вращаются по часовой стрелке, и тех, что «закручены» в противоположном направлении, было бы одинаковым.

Однако оказалось, что по направлению к Северному полюсу Млечного Пути среди спиральных галактик преобладает вращение против часовой стрелки, то есть они ориентированы в правую сторону. Эта тенденция просматривается даже на расстоянии более 600 миллионов световых лет.

Впрочем, принцип асимметрии характерен для большинства объектов во Вселенной. Если разобраться, то даже человеческое тело несимметрично – всегда существуют более или менее заметные различия между его правой и левой сторонами, не говоря уже о расположении внутренних органов: слева – сердце, справа – печень и так далее. Можно предполагать, что тот же принцип соблюдается и в других сферах.

Доказать или опровергнуть гипотезу о влиянии космического излучения на хиральность биомолекул можно было бы экспериментальным путем, предлагают ученые. Так, можно попробовать облучать бактерии космическими лучами с различной магнитной поляризацией и проверить, как они будут реагировать на излучение. По мнению исследователей, также будет интересно изучить хиральность органических образцов с других космических объектов, например Марса, комет или астероидов, чтобы определить, похожи ли они на земные биологические структуры.

Ирина ШЛИОНСКАЯ