Решена загадка появления жизни на Земле
Все новости на карте
Ученые Стэнфордского университета пришли к выводу, что космические лучи сыграли важную роль в развитии жизни на Земле. Согласно результатам исследования, опубликованным в журнале Astrophysical Journal, высокоэнергетические частицы, бомбардирующие атмосферу планеты, могли повлиять на хиральность биологических соединений — свойство, при котором одни молекулы являются зеркальными копиями других молекул того же вещества. В результате ДНК, РНК и аминокислоты стали более стабильными.
Молекулы, которые имеют одинаковый химический состав, но являются зеркальными копиями друг друга, называются энантиомерами. Например, аминокислоты преимущественно являются L-, а сахара D-энантиомерами. При этом всего лишь одна молекула сахара с неверной конфигурацией при встраивании в ДНК может нарушить спиральную структуру двойной цепи. Тот факт, что в живых организмах почти все молекулы одного вида имеют одну и ту же хиральность (то есть являются гомохиральными), но не другую, ученые объясняли фундаментальными физическими взаимодействиями, однако точная причина до сих пор оставалась нерешенной загадкой.
рамблер без рекламы
читайте рамблер без рекламы
Согласно авторам новой работы, выбор молекул с определенной конфигурацией зависел от поляризационного излучения, в результате которого мутации в одних соединениях шла быстрее, чем в их зеркальных копиях. Высокоэнергетические частицы в составе космических лучей сталкивались с азотом и кислородом в верхних слоях атмосферы Земли, порождая поток мюонов, достигающих поверхности. В то же время нуклеиновые кислоты, принимающие участие в предбиологической эволюции (то есть до появления первых живых организмов), принимали правостороннюю и левостороннюю спиральную конфигурацию. Мюоны же заставляли правосторонние ДНК и РНК мутировать и, следовательно, эволюционировать быстрее, делая их более стабильными и подходящими для живых организмов.
Мюоны — это нестабильные частицы, которые существуют всего две миллионные доли секунды, но поскольку они движутся со скоростью, близкой к скорости света, они успевают проникать на глубину 700 метров ниже поверхности Земли. Они также имеют магнитную поляризацию, то есть мюоны, в среднем, имеют одинаковую магнитную ориентацию. Когда мюоны окончательно распадаются, они производят электроны, также обладающие одинаковой магнитной поляризацией.
Исследователи предполагают, что именно из-за этого механизма хиральность, в целом, одинакова для всех биологических молекул во Вселенной. То есть углеводы в составе ДНК имеют правостороннюю конфигурацию как на Земле, так и на других планетах.
Видео дня. Зачем сотрудники МЧС стригут траву маникюрными ножницами