Владимир Воронцов Происхождение жизни читать онлайн страница 10
(от лат. «dextrо» – правый, «levо» – левый). При абиогенном синтезе, в соответствии с законами термодинамики, всегда образуется равное количество D- и L-форм органических молекул. Однако в живых организмах белки состоят исключительно из L-аминокислот, а нуклеиновые кислоты – из D-сахаров. Все клеточные механизмы настроены на восприятие именно этих изомеров. Например, при синтезе белка т-РНК связывается только с L-аминокислотой, а фермент оксидаза D-аминокислот расщепляет D-формы и оставляет нетронутыми их зеркальные аналоги. Существует определённая группа ферментов, осуществляющих так называемый энантиомерный контроль, отыскивая и уничтожая случайно образовавшиеся «неприродные» изомеры. При биосинтезе ДНК, РНК и ферментов энантиомерная конфигурация будущих звеньев контролируется очень точно: менее одной ошибки на миллиард (Аветисов, 1996). И это не случайно, поскольку включение D-аминокислот приводит к нарушению вторичной и третичной структуры белка, а L-сахаров – к образованию нуклеиновых кислот, неспособных реплицироваться (формировать комплементарные пары и двойную спираль). После гибели организмов аминокислоты и сахара утрачивают свою хиральную чистоту, образуя рацемическую смесь, содержащую 50% D- и 50% L-изомеров.

Проблему D- и L- форм по праву называют одной из самых серьёзных проблем теории абиогенеза (Яблоков, 2006). Ведь если в процессе абиогенного синтеза образуется равное количество симметричных молекул, следовательно, невозможно получить биополимеры, в которые входили бы только одни формы составляющих их молекул, т. к. химическая активность изомеров абсолютно одинакова.

На сегодняшний день предложено множество способов получения оптически чистых изомеров или их разделения (очистки) в условиях древней Земли. Одни считают, что изомеры одного вида могли синтезироваться либо под действием поляризованного света звёзд, либо радиоактивного излучения. Другие видят решение проблемы в различных химических соединениях, добавление которых влияет на конфигурацию конечных продуктов реакции. Третьи указывают на способность оптически активных минералов поглощать те или иные виды изомеров (например, известно, что кристаллы кальцита на одних гранях сильнее удерживают L-аминокислоты, а на других – D-изомеры) и т. д. (Никитин, 2013).

Однако, во-первых, во всех этих способах мы получаем лишь преобладание одних изомеров над другими, добиться 100%-й чистоты изомеров практически невозможно. Во-вторых, если оптические изомеры одного вида сформируются в одной «грязной луже», то к ним вскоре придут изомеры другого вида из другой «лужи» или из атмосферы, и в итоге мы опять получим смесь изомеров.

Учитывая всю сложность проблемы, некоторые учёные склонились к мысли, что простые органические молекулы были синтезированы в далёком космосе при неизвестных нам условиях, а затем с метеоритами попадали на землю, растворились в первичном океане (лишённом этих молекул) и образовали знаменитый органический бульон (Пичугина, 2005; Шишлова, 2000). В этой гипотезе слышится крик отчаяния, и её скорее следует рассматривать как пожелание, чем правдоподобную реальность5.

Но даже если предположить, что каким-то образом на древней земле синтезировались (или попадали из космоса) все правильные изомеры, то это не будет иметь практически никакого значения, поскольку, как мы уже отмечали, с течением времени эти соединения утратят свою хиральную чистоту. В итоге мы всё равно будем иметь смесь L- и D-молекул.

2.6 Синтез белков и нуклеиновых кислот

Поскольку жизнь на уровне низкомолекулярных соединений невозможна, то их накопление было бы бессмысленным, если бы они не смогли образовать важнейшие полимеры: белки и нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК). Только после этого можно было бы говорить о зарождении клетки. Но вся проблема состоит в том, что до сих пор никому ещё не удалось получить ни одной молекулы белка, ни одной молекулы ДНК или РНК, имитируя всевозможные условия, которые предположительно могли существовать на древней Земле (Mills, 1993).