Кальций и зеркальные молекулы: как Земля выбрала «правую» ориентацию
Ученые из Токийского института науки выяснили, что обычный кальций мог сыграть ключевую роль в зарождении жизни. Оказалось, что этот элемент влияет на формирование первых сложных молекул, которые впоследствии стали основой всего живого.
Почти все молекулы в природе бывают двух видов — как левая и правая рука. Но жизнь на Земле почему-то выбрала только один вариант: сахара в ДНК — правые, а аминокислоты в белках — левые. Как так вышло — большая загадка.
Результаты опубликованы в издании Proceedings of the National Academy of Sciences.
Исследователи решили проверить, как кальций влияет на формирование таких молекул. Они взяли винную кислоту — простую молекулу, которая может собираться в более длинные цепочки. Без кальция чистые левые или правые молекулы легко соединялись, а их смесь — нет. Но когда добавили кальций, все перевернулось: чистые молекулы стали соединяться хуже, а смешанные — лучше.
Кальций мог создать условия, в которых жизнь выбрала одну форму молекул и отказалась от другой, — говорит Чен Чен, один из авторов исследования.
Ученые думают, что кальций действует двумя способами:
- Связывается с молекулами и выводит из раствора равное количество левых и правых форм.
- Меняет химию оставшихся молекул, усиливая небольшой перевес в одну сторону.
Возможно, первые сложные молекулы жизни были не белками или ДНК, а простыми полиэфирами — цепочками, похожими на винные кислоты.
Мы привыкли говорить о нуклеиновых кислотах и аминокислотах, но жизнь могла начаться с
чего-то более простого, — объясняет Тони Цзя, руководитель работы.
Разные условия на ранней Земле могли влиять на этот процесс. В водоемах без кальция могли появляться чистые молекулы, а там, где кальция много, — смешанные.
Исследование объединило ученых из семи стран.
Было сложно собрать все данные в одну картину, но мы нашли новый кусочек пазла происхождения жизни, — говорит Руицин И, соавтор работы.
Эти выводы не только объясняют, как могла возникнуть жизнь на Земле, но и помогают искать ее на других планетах.
Ранее ученые выяснили, как на Земле вырабатывался кислород до появления цианобактерий.