Астрономы впервые обнаружили хиральную молекулу органического соединения в межзвездном пространстве
Находка может помочь прояснить происхождение жизни на Земле
Астрономы из Калифорнийского технологического института впервые обнаружили хиральную молекулу органического вещества в межзвездном пространстве. Это открытие может иметь важное значение для понимания зарождения жизни на Земле (возможно, и других планетах в иных звездных системах). Дело в том, что аминокислоты и другие органические соединения существуют в двух формах, называемых оптическими изомерами. Эти изомеры одинаковы по составу, но их структура зеркально противоположна. Отличить один изомер от другого можно в растворе, пропустив через него свет. Обе хиральные (зеркальные по структуре) формы будут вращать плоскость поляризации излучения, проходящего через раствор, влево или вправо. Важным моментом является то, что все аминокислоты, из которых состоят белки живых организмов (включая как вирусы, так и человека) являются L-изомерами, это «левосторонние» молекулы.
L-изомеры уже обнаружены в космосе, специалисты нашли относительно простые органические соединения на поверхности комет (в частности, на комете Чурюмова-Герасименко). Находка, сделанная сейчас — это окись пропилена. На Земле это вещество хорошо известно, его используют в производстве некоторых видов пластика и как фумигант в процессе выращивания миндаля. Пропилен используется и как топливная присадка. Ученые считают, что обнаруженное соединение может находиться в больших количествах в облаках газа, окружающих центр нашей галактики. Хиральная молекула, обнаруженная учеными, находится на расстоянии 390 световых лет от Земли. Речь идет о большой газопылевом облаке Стрелец В2. Здесь активно идет процесс звездообразования, ранее в облаке астрономы обнаружили несколько молодых звезд.
Открытие было сделано при помощи высокочувствительного 100-метрового радиотелескопа Green Bank. Зеркало имеет размеры по осям 100×110 м. Этот радиотелескоп может быть направлен в любую точку на небе с точностью, превосходящей одну тысячную градуса. Минимальная рабочая длина волны 6 мм.
В зеркальных изомерах интересно то, что свойства соединений, одинаковых по составу, но различных по зеркальности/хиральности, также могут быть разными по отношению к другим хиральным объектам, какими являются биологические системы. В фармацевтике этот феномен хорошо известен. У кетамина, к примеру, есть зеркальный изомер, который называется эскетамин. Этот «близнец» кетамина является более сильным фармацевстическим препаратом, чем сам кетамин. Меторфан, его R-изомер, является компонентом сиропа от кашля. L-изомер — это уже мощный опиоид, использующийся в качестве обезболивающего препарата. Напроксен, в одной своей инкарнации — это обезболивающий препарат. В другой — это яд, в буквальном смысле слова разрушающий печень. Все это позволяет говорить о том, что L-изомерия аминокислот, составляющих белки, формирующие наши тела, вовсе не случайность. При этом только аминокислоты одинаковой ориентации (либо все левосторонние, либо все правосторонние) могут образовывать устойчивые белки.
Пока что мы не знаем, почему жизнь состоит из «левосторонних» аминокислот, но с самим этим фактом никто не спорит. Правосторонние изомеры «аминокислот жизни» довольно редки на Земле, и не принимают участия в биохимических реакциях.
Сложные органические соединения постоянно формируются в межзвездном пространстве, в основном, в пылегазовых облаках. Считается, что более простые соединения могут сталкиваться друг с другом, образуя все более сложные органические вещества. С усложнением молекулы соединения необходимы уже новые условия для формирования еще более сложных органических соединений. В некоторых случаях помочь могут небольшие фрагменты водяного льда, на котором осаждаются отдельные молекулы. С течением времени их становится больше, и они начинают взаимодействовать друг с другом, формируя уже более сложные структуры. Сложная органика обнаружена на некоторых кометах, включая комету Чурюмова-Герасименко. Здесь найдены углеводы, спирты, сероводород, синильная кислота, глицин и фосфорсодержащие соединения. По мнению специалистов, эти вещества, теоретически, могут формировать еще более сложные соединения, включая аминокислоты.
Согласно одной из теорий, жизнь на Земле зародилась благодаря падению богатых органикой комет на поверхность нашей планеты в далеком прошлом. Органические вещества взаимодействовали друг с другом, постепенно формируя «кирпичики жизни». Но первый этап такого синтеза проходил как раз на кометах. Теперь, вероятно, можно говорить о том, что аналогичный синтез проходит в межзвездном пространстве.
В самом факте обнаружения хиральной молекулы органического вещества в межзвездном пространстве нет ничего сенсационного. Никто не сомневался, что такие изомеры существуют. Находка ученых просто подтвердила теорию. К сожалению, вид хиральности обнаруженного соединения пока не установлен. Дело в том, что видов хиральности несколько. Это центральная (центр хиральности), аксиальная (ось хиральности), планарная (плоскость хиральности), спиральная (спираль) и топологическая хиральность. Специалисты надеются на то, что выяснить вид хиральности окиси пропилена из межзвездных облаков удастся при изучении взаимодействия с молекулами этого соединения поляризованного света.
