Техника - молодёжи 1986-09, страница 22

ленных попыток химики пришли к убеждению, что без помощи «руки» — микроорганизмов, хиральных катализаторов, хиральных внешних полей (например, циркулярно поляризованного света) — невозможно получить хира,д1>но чистые соединения. Причем выяснилось, что даже при использовании специальных хиральных агентов (за исключением живых организмов) получается смесь зеркальных изомеров, один из которых лишь преобладает в лучшем случае на 10—20%. Но ведь в живой природе наблюдается абсолютная хиральная чистота.

Ну хорошо, скажете вы, пусть на первобытной Земле синтезировались нужные для зарождения жизни молекулы — зеркальные изомеры в виде рацемата. Далее они соединялись в цепочки, например, в предшественники нуклеиновых кислот и белков, и те, что содержали только нужные зеркальные изомеры, остались, а прочие «вымерли».

Эта точка зрения имеет приверженцев и весьма популярна до сих пор. Однако такой вариант «не проходит». И вот почему. Как показали недавние исследования (о них мы подробнее расскажем ниже), такое важнейшее свойство живого, как саморепликация — передача наследственной информации,— мог-

История идей о возникновении жизни 300 лет назад в умах людей царили наивные представления о самозарождении: «Немного грязного белья, немного сырого зерна; все это в высокий кувшин, и через месяц вы обнаружите зародившихся из всего этого мышей».

100 лет назад. Эксперименты Л. Пастера подводят черту под наивной идеей самозарождения организмов: в запаянной колбе с прокипяченной водой микроорганизмы не появляются. На свет рождается гипотеза панспермии.

Прошло не так уж много времени, и она забыта. Вновь выходит в «лидеры» гипотеза самозарождения, но уже как теория самоорганизации в ходе эволюции. Это — теория Опарина — Холдейна.

Всего 20 лет назад считалось, что жизнь появилась 2 млрд. лет назад как результат непрерывной эволюции от простейших молекул до многоклеточных. Единственное «облачко» на горизонте: нерешенная проблема возникновения хиральной чистоты, поставленная еще Пастером.

ло возникнуть только в хирально чистой среде! Значит, прежде чем появились большие и сложные молекулы (подобные белкам и нуклеиновым кислотам), должна была сформироваться хирально чистая органическая среда, в которой затем произошло зарождение жизни.

Следовательно, одной из обязательных глав любого «сценария» происхождения жизни должна быть теория абиогенного (то есть без участия организмов) возникновения хиральной чистоты на этапе, предшествующем появлению самовоспроизводящихся систем. Если такой вопрос не может быть решен в предлагаемом «сценарии», то он не годится, сколь ни убедительно будут разработаны остальные главы. И это относится, естественно, и к земному, и к космическому вариантам.

Как же все-таки природа сумела «отобрать» молекулы лишь одной хи-ральности?

О ПОЛЬЗЕ ВЗГЛЯДА СО СТОРОНЫ. В 1972 году в Институт элементо-органических соединений АН СССР пришел работать выпускник физического факультета МГУ Леонид Леонидович Морозов. Молодому научному сотруднику поручили разобраться в одном на первый взгляд частном вопросе: почему в спектрах ядерного магнитного резо-

Все те же 2 млрд. лет отводятся на эволюцию от неживого к живому... Но 1 0 лет назад на горизонте появились уже два «облачка» — к проблеме хиральной чистоты добавился вопрос, как появились самореплицирующиеся системы. Ряд физиков и биологов считает, что самосборка таких систем невозможна... Это приводит к возрождению гипотезы панспермии.

В это же время в космосе открывают органические соединения. И пишется новый сценарий происхождения жизни — «холодный» — космический. Ныне наука сузила временные рамки перехода от неживого к живому всего до 200 млн. лет. Жизнь появилась на Земле не позднее 3,8—4 млрд. лет назад. В таком масштабе времени появление жизни можно рассматривать как «взрыв». Оба «облачка» усилиями физиков, химиков и биохимиков начинают рассеиваться. Становится все более и более ясным, что все сценарии возникновения жизни в первую очередь должны объяснить возникновение двух ключевых свойств — хиральной чистоты и саморепликации.

нанса (метода, позволяющего получать информацию о строении химических соединений и многих других их свойствах), с помощью которых определялось качество работы химиков-синтетиков, наблюдались аномалии. Грубо говоря, линий в спектрах было больше, чем следовало, а такой «излишек», по общепринятым представлениям, мог быть только в том случае, если соединения «сварены» не очень качественно. Анализируя такие спектры, Морозов обратил внимание на то, что аномалии в них подчиняются определенной внутренней закономерности. Выходит, дело не в плохом качестве работы химиков? Может быть, «лишние» линии появляются из-за того, что молекулы-изомеры взаимодействуют между собой, причем, скажем, левые молекулы с левыми контактируют иначе, чем с правыми? Построив теорию, учитывающую такие взаимодействия, Морозов показал, что весь набор спектров прекрасно ею описывается!

На первых порах к его работе отнеслись с недоверием. Еще бы, ведь в одночасье трудно отказаться от устоявшихся представлений о том, что взаимодействие зеркальных изомеров в растворе не должно сказываться на его характеристиках. Однако теория Морозова не только хорошо описывала уже имеющиеся спектры, но и предсказывала их вид для новых соединений.

Физический же смысл явления состоял в том, что молекулы одной хирально-сти образовывали в растворе рои — ассоциаты; их присутствие и меняло физические характеристики раствора Позднее Л. Л. Морозов в сотрудничестве с А. А. Ветровым показал, что явление ассоциатообразования свойственно растворам самых различных хиральных соединений Однако наблюдается

4* -нцосАШМ^МЯ. | лсльмкл^

1

— Зоолгт-

-lOOAttn,

g-

(дС 2» JMAW j

20