Ляво или дясно: При еволюцията на живота космическото лъчение ориентирало важните биологични молекули

Физиците предполагат, че влиянието на космическите лъчи върху ранния живот на Земята може да обясни защо важните биологични молекули са ориентирани по един и същи начин.

Преди да има животни, бактерии или дори ДНК на Земята, самовъзпроизвеждащите се молекули бавно еволюират по пътя си от неживата материя до жива под постоянния поток от енергийни космически частици.

В нова статия учени от Станфорд предполагат, че това взаимодействие между древните протоорганизми и космическите лъчи може да има решаваща роля в ориентацията на структурата на биологичните молекули.

Всички живи организми на Земята обаче използват само една от тези форми - само L-аминокиселини и само D-захари. 

Ако молекулата в биологичната система се замени с огледалната й версия, системата често ще функционира неправилно или ще спре да функционира изобщо. В случая на ДНК, една захар с грешна ориентация би нарушила стабилната спирална структура на молекулата.

Може да се различават L и D молекулите по тяхното взаимодействие със светлината. Когато чист изомер преминава през разтвор, равнината на поляризираната светлина се завърта по посока на часовниковата стрелка или обратно. И още откривателят на  тази биологична хомохиралност, Луи Пастьор, предполага, че не химическите, а физичните свойства на оптичните изомери са довели до това, че някои от тях доминират в биосферата. 

От откриването на това свойство на живота през 1848 г. и досега то остава една от основните загадки на биологията-  учените се питат дали хомохиралността на живота се е появила случайно или заради някакъв неизвестен фактор.

Магнитна поляризация от космоса

„Предполагаме, че биологичната хомохиралност, на която сме свидетели сега на Земята, се дължи на еволюцията под влиянието на магнитно поляризираното лъчение, където малка разлика в скоростта на мутациите може да е стимулирала еволюцията на живота, базиран на ДНК, а не на огледалния й образ“, заяви Ноеми Глобус (Noémie Globus), водещ автор на статията от Института за астрофизика и космология на частиците Кавли (KIPAC).

В своята статия, публикувана на 20 май в Astrophysical Journal Letters, Глобус и Роджър Бландфорд (Roger Blandford) от Станфордския университет излагат своята хипотеза, че хомохиралността е възникнала в условия на постоянно бомбардиране от космически лъчи още на първите етапи от възникването на живота, по време на химическата еволюция на молекулите-предшественици.

Те също така обсъждат потенциални експерименти, за да тестват своята хипотеза.

Такива високоенергийни частици идват при нас както от Слънцето, така и от по-далечни звезди и галактики. За щастие те почти не достигат земната повърхност, сблъсквайки се с молекули в атмосферата и генерирайки потоци от вторични частици, като мюони.

Мюоните са нестабилни частици, съществуващи само за 2 милиона секунди, но като вземе предвид скоростта им, която е почти колкото тази на светлината, те успяват да проникнат много по-ниско до повърхността - тези частици може да се открият на дълбочина от 700 метра под земната повърхност.

Те също са магнитно поляризирани, което означава, че средно мюоните имат една и съща магнитна ориентация. Когато мюоните най-накрая се разпаднат, те произвеждат електрони с една и съща магнитна поляризация. Изследователите смятат, че проникващата способност на мюоните позволява на тях и произведените от тях електрони потенциално да повлияят на хиралните молекули на Земята и навсякъде другаде във Вселената.

Сблъсквайки се с биологични полимери на аминокиселините (протеини) и захари (които влизат в състава на РНК и ДНК), високоенергийните мюони причиняват техните мутации.

Хипотезата на изследователите е, че в началото на живота на Земята тази постоянна и последователна радиация повлиява на еволюцията на двете огледални форми на живот по различни начини, като помага на едната в крайна сметка да надделее над другата.

Тези малки разлики в скоростта на мутациите вероятноса били най-значителни, когато животът започва и участващите молекули са много прости и по-крехки. При тези обстоятелства малкото, но упорито хирално влияние от космическите лъчи би могло да наложи за милиарди поколения еволюция една единствена биологична хиралност, която виждаме днес, като направи някои изомери по-стабилни и естественият отбор фиксира тази характеристика на живота.

Любопитно е, че подобни процеси трябва да се развият на други планети, подходящи за появата на живота. Следователно е възможно една и съща хиралност да е характерна за организмите, които са се развили не само на Земята.

„Това малко прилича на рулетка във Вегас, в която е заложено леко предпочитание към червените клетки, за разлика от черните“, обяснява професор Бландфорд, водещ автор на статията. „Ако изиграете няколко игри, нищо няма да забележите. Но ако играете с тази рулетка в продължение на много години, тези, които залагат обичайно на червено, ще печелят пари, а тези, които залагат на черно, ще загубят и ще си отидат".

Готови за изненада

Глобус и Бландфорд предлагат експерименти, които биха могли да докажат или опровергаят хипотезата им за космическите лъчи. Например те биха искали да тестват как бактериите реагират на радиация с различна магнитна поляризация.

„Експерименти като този никога не са правени и съм развълнувана да видя какво ще ни покажат. Има неизбежно изненадите, когато се работи по интердисциплинарни теми “, коментира Глобус.

Изследователите също очакват органични проби от комети, астероиди или Марс, за да проверят дали и там ще преобладават определени изомери.

„Тази идея свързва фундаменталната физика и произхода на живота“, отбелязва Бландфорд. „Независимо дали е правилно или не, премостването на тези много различни области е вълнуващо и един успешен експеримент трябва да бъде интересен“.

Ако идеята им е вярна, това означава, че целият живот във Вселената би могъл да споделя еднакви хирални предпочитания.

Справка: The Chiral Puzzle of Life. Noemie Globus and Roger D. Blandford, Published 2020 May 20 • © 2020. The Astrophysical Journal Letters, Volume 895, Number 1, DOI: https://doi.org/10.3847/2041-8213/ab8dc6

Източник:

Cosmic rays may have left indelible imprint on early life, Stanford physicist says, Stanford University Communications

Източник: nauka.offnews

Коментари в сайта

Хороскоп за 04.07.2020

Хороскоп за Овен

Овен
Денят ще е благодатен на срещи и установяване на полезни контакти. Работата ви ще е интересна, спорна, и повече отколкото очаквате. Обмислете добре идеите си и пътищата за осъществяването им. Не пренебрегвайте полезната информация, която ще научите помежду другото. Роднини ще ви зарадват с вести, имащи отношение към общите ви начинания.
04 юли 2020

Хороскоп за Телец

Телец
Посветете се на важните за вас задачи, без да се разпилявате с маловажни неща. Имате прекрасни идеи, които чакат своята реализация, създайте условията за нея, бъдете наблюдателни и разчитайте знаците по пътя си. Много хора ще ви приветстват и помагат. Следвайте убежденията си, те са вашата пътеводна светлина.
04 юли 2020

Хороскоп за Близнаци

Близнаци
Днес ще имате възможността да се утвърдите като коректен и лоялен партньор. Справяте се отлично със завършването на важен проект, което е сериозна крачка в професионалното ви развитие. Предстои ви скорошна стабилизация във финансов план, което ще ви даде възможност да разширите сферата на проектите си.
04 юли 2020

Хороскоп за Рак

Рак
Перспективна идея ще ви вдъхнови да заживеете с планове за нейното осъществяване. Настроението ви ще нарасне, ще ви направи активни и по-добри. Наред с това не пренебрегвайте задълженията си, отделете време на всичките си задачи. Дошла навреме вест ще внесе повече яснота в намеренията ви.
04 юли 2020

Хороскоп за Лъв

Лъв
Работещите в производството, търговията и бизнеса ще продължат и днес да се занимават със служебните си задачи. Трети ще мислят за почивката си, тръгвайки на път. Във всички случаи ще се ползвате с внимание и разбиране, няма да срещате непреодолими препятствия пред себе си. Приемете приятелската покана за среща.
04 юли 2020

Хороскоп за Дева

Дева
Старанията, които влагате в делата си ще дадат резултати. Но, понякога се налага и да се съобразявате с обстоятелствата, като отстъпите от позициите си - при спорове например, а също и при видими здравословни проблеми. Не въвличайте близките си в рисковани начинания. Спестете им това напрежение.
04 юли 2020

Хороскоп за Везни

Везни
Не изисквайте прекалено много от обкръжението си. Всеки има своите приоритети, които следва,колкото и да не ви се иска. Търпението ви към тях ще повиши уважението им и ще ви помогне да се освободите от напрежението, което носите. Вечерта е подходяща за гости. Поканете някого или вие отидете.
04 юли 2020

Хороскоп за Скорпион

Скорпион
Овладейте емоциите си и не се впускайте в рисковани начинания. Възможността да пострадате сериозно ако го сторите е доста голяма. Заемете се с ежедневните си ангажименти и не се разсейвайте със странични проекти. Имате предостатъчно работа, която не търпи отлагане. Очаква ви привлекателно предложение за вечерта.
04 юли 2020

Хороскоп за Стрелец

Стрелец
Преценявайте добре обстановката, като не прекалявате с търпението на околните. В добра форма сте и изпълнени с ентусиазъм. Трансформирайте излишната си енергия в нещо полезно, творческите ви идеи заслужават внимание. Нека не ви възпират отминали неудачи, дайте воля на въображението си.
04 юли 2020

Хороскоп за Козирог

Козирог
Характерни за вас днес са противоречията, които са иначе чужди на зодиакалния ви знак. Чувствате, че стоите на кръстопът и не сте сигурни кой от пътищата е най-правилния за вас. Най-удачния вариант е да се захванете с нещо, което вече сте започнали и да оставите времето да работи за вас. Бъдете сигурни, че не след дълго ще разберете това което ви интересува.
04 юли 2020

Хороскоп за Водолей

Водолей
Предстоят ви приятни задължения днес. Привлечени сте от бъдеща възможност, която е свързана с известни инвестиции, но пък е доста перспективна. Обърнете повече внимание на отношенията си с човек, когото пренебрегвате напоследък. Сами знаете колко ценен е той за вас.
04 юли 2020

Хороскоп за Риби

Риби
Вие сте безспорен, неизтощим източник на енергия и свежо чувство за хумор. Работите усърдно и всеотдайно, и резултатите не закъсняват. Внимавайте да не влезете в пререкание с близките си. Приятелите заслужават повече внимание и това го разбирате и днес. Организирайте в тяхна чест събиране и се повеселете.
04 юли 2020
Последни новини