Медиакафе и блогът "Бръсначът на Окам" продължават рубриката, която публикуваме всеки вторник: предоставяне по лесно четаем, но пълноценен начин на различни теории от математиката, биологията, физиката и други свързани дисциплини. Днешното издание засяга свойството на молекулите "хиралност":
Луи Пастьор през XIX в. първи обърнал внимание на това, че в неживата природа молекулите или са огледално симетрични (H2O, CO2), или еднакво често се срещат и десните им и левите им стереоизомери.
Животът като разделяне на ляво и дясно
Работа е в това, че много органични съединения са смес от два т. н. оптически изомери – вещества, имащи съвършено еднакви химически свойства, но по различен начин отклоняват лъч поляризирана светлина, минаваща през техни кристали или разтвори и съответно ги делят на дясно (D) – или ляво (L) – ориентирани. Ако при наблюдение срещу посоката на разпространение на светлината завъртането на равнината на поляризация става по часовата стрелка, са дясноориентирани и обратно.
Молекулите, от които са построени живите организми са огледално асиметрични. Това свойство е наречено хиралност Коренът на думата е от гръцки произход и звучи и във хиромантията и хирургията. Хира на гръцки означава ръка.
Сега е известно, че всички белтъци на нашата планета са изградени само от лявоориентирани аминокиселини, глюкозата има D – форма, а фруктозата е лявоориентирана. Молекулата ДНК има дясноориентирана спирала.
 Схема: dic.academic.ru, преведена и обработена: bgchaos |
Смес от 50/50 леви и десни форми се наричат рацемична смес (racemic) и е оптически неактивна. Рацематните полипептиди не могат да формират специфични вериги, необходими за ензимите, защото биха се образували странични вериги. ДНК не би била стабилна спирала даже ако само един-единствен огледален мономер присъства. Обикновената химия произвежда рацемати и оптически неактивни реагенти дават оптически неактивни продукти, което както твърдят е следствие на Законите на Термодинамиката. |  Схема: The Chirality Problem. |
На ляв болт – лява гайка
Това, което определя живата природа е хиралната чистота на молекулите. Човекът като жив организъм е изграден от молекули с определена хиралност и употребяваната от него органична храна също е построена от молекули с определена хиралност, т.е. те се съгласуват подобно десните гайки с десните винтове. А какво би станало, ако хиралността на молекулите на храната се промени? Такава храна ще е или негодна или вредна.
От рацемична захарна смес микроорганизмите усвояват само D-захарите, а L-формите остават в разтвора. Добавянето в храната на човек на някои изкуствено полученни "огледални" стереоизомери, например фенилаланин, водят до рязко нарушение в обмяната на веществата и умствено разстройство.
 Схема: bgchaos | Друга аналогия е мозайката от плочки, имащи неправилна геометрична форма. Те прилягат плътно една с друга, но в тези структури е невъзможно да се сложи плочка, представляваща огледално отражение на основната (аналог на молекулите). По този начин, веднъж направили определен избор, трябва да го следваме до края. Има и аналогия с превеса на разпространението дясноориентираните охлюви (Посоката на спиралите), обяснено с трудности при чифтосването им с лявоориентирани. |
При опитите си Милер получил от аминокиселините аланин (вляво) и глицин (вдясно) в ляво и дясноориентиран вариант в приблизително равни пропорции.
И така, един от главните проблеми при експерименталните абиогенен синтез е, че се образуват дясно- или лявоориентирани аминокиселини в приблизително равни количества като остава дълго неразрешим проблемът как ще се отделят аминокиселините с необходимата ориентация.
Това е и един от най-тежките аргументи на креационистите срещу абиогенезата.
Отговорът на астрономите
Международна група от астрономи може би са открили защо животът на планетата Земя е лявоориентиран. Някои учени първоначално предполагали, че излъчване от неутронни звезди е подходящ източник на необходимата UV циклична поляризирана светлина, но тя се оказва много ниска.
Използвайки австралийския телескоп Англо (Anglo-Australian) за да изучават местата, където се зараждат звездите, учените открили в района на Голямата мъглявина M42 в Орион и NGC 6334 високо поляризирана инфрачервена светлина.
| Наблюдава се само светлина с инфрачервена дължина на вълните, защото само тя може да проникне през дебелите облаци прах, но вероятно там присътстват и вълни от ултравиолетвия спектър. |  |
 Снимка: Chirality and the Origin of Life |
Значението на това откритие е това, че такава светлина със сигурност би унищожила един от типовете огледални молекули, а наблюдавания район е подобен на района, в който нашата собствена слънчева система се формирала, според проф. James Hough от Университета Hertfordshire в Англия. Източник: High Circular Polarization in the Star Forming Region NGC 6334 Уве Майерхенрих и колегите му от Университета в Ница смятат, че изборът на хиралност е започнал дълго преди да се оформи нашето Слънце от обширeн облак от газ и прах. Кометите, снежни топки от скали, прах и замръзнали газове, били формирани в същия родил Слънцето ни облак. Лявоориентираните молекули били включени в тези комети и разбивайки се в младата ни планета са осигурили им излишъка на L-аминокиселини.
Майерхенрих се надява експериментално да потвърди теорията си, използвайки ускорителя на частици от трето поколение, синхротрон, който започва да действа край Париж през 2006-та. Но истинското изпитание ще бъде 2014, когато Европейската космическа сонда Розета (Rosetta) ще кацне на кометата 67P/Churyumov-Gerasimenko. Източник: BBC Online Thursday 30 July 1998 (Dr Whitehouse is the BBC science editor)
Калцитът е сортирал аминокиселините
Изследователите от Вашингтон Робърт M. Хазен и Тимоти Филей съобщават, че кристали калцит могат да адсорбират с предимство лявоориентирани аминокиселини на някоя от кристалните си повърхности и десни аминокиселини на други страни.
Макс Бернщайн от Научно-изследователския център и SETI Института, Калифорния казва: "Тези резултати осигуряват правдоподобен сценарий, при който аминокиселини биха могли да се разделят на огледалните си варианти, като решава един от основните проблеми на пребиотичната химия."
Още – в Свойството хиралност
За автора
