Как вышло, что вся жизнь на Земле — от бактерий до человека — построена из «левых» молекул? Почему аминокислоты, эти кирпичики белков, в живых организмах закручены строго в одну сторону, хотя химически возможны обе формы? Ответ, похоже, спрятан не в земных лабораториях эволюции, а далеко за пределами нашей планеты — в потоках космического излучения, которые миллиарды лет назад просеяли строительный материал для будущей биосферы.

Зеркальная загадка жизни

Аминокислоты — органические соединения, из которых состоят белки, — могут существовать в двух зеркальных версиях: левосторонней (L) и правосторонней (D). В неживой природе они встречаются примерно поровну. Но в земных организмах, возникших естественным путём, безраздельно царят левосторонние формы. Этот перекос, известный как «проблема хиральности», десятилетиями не давал покоя учёным. Одно из объяснений гласило, что изначально на Земле были оба типа, но затем левые молекулы по какой-то причине взяли верх. Однако откуда взялось само неравенство?

Химик Уве Майеренрих из университета Софии Антиполис в Ницце предложил перенести поиски в космос. Его гипотеза, подкреплённая экспериментами, рисует такую картину: на раннюю Землю аминокислоты попадали уже с заметным преобладанием левосторонних форм. Виной тому — циркулярно поляризованное излучение, особый вид света, который избирательно разрушал правозакрученные молекулы ещё в межзвёздном пространстве.

Свет, который выбирает сторону

Циркулярно поляризованный свет — это электромагнитное излучение, чей вектор напряжённости вращается по спирали вправо или влево. Оно возникает, когда частицы межзвёздной пыли выстраиваются вдоль линий гигантских магнитных полей, пронизывающих области, которые многократно превосходят размеры Солнечной системы. По оценкам, на такой свет приходится до 17% всего космического излучения в любой точке Вселенной.

В 2000 году исследователи проверили его избирательную силу. Они облучали равнопропорциональную смесь аминокислот циркулярно поляризованным светом, закрученным в определённую сторону. Результат: в зависимости от направления поляризации один из типов молекул расщеплялся активнее, создавая перевес примерно в 2,5%. Но был нюанс — тот эксперимент проводился с аминокислотами в жидком растворе, а в космосе они, скорее всего, вморожены в ледяные частицы пыли. Вода поглощает часть излучения, и чтобы избежать этого, требовался свет с длиной волны около 210 нанометров — гораздо больше, чем типичные для космоса 120 нанометров.

Майеренрих с коллегами учёл эту разницу. Они поставили опыт на твёрдой плёнке из смеси лево- и правоориентированных форм аминокислоты лейцина и воздействовали на неё циркулярно поляризованным излучением с длиной волны 180 нанометров. Лево-ориентированный свет разрушал правозакрученные молекулы заметно энергичнее, и в итоге образовался избыток левосторонних форм в 2,6%. Цифра небольшая, но за миллионы лет даже такой слабый перевес мог стать решающим.

Космические улики и другие миры

Теория получила поддержку с неожиданной стороны — от метеоритов. Анализ двух небесных камней, упавших на Землю, показал в их составе избыток левосторонних аминокислот. Это прямое свидетельство того, что хиральная асимметрия существовала в Солнечной системе задолго до появления жизни. Кстати, мы уже рассказывали о похожих находках: в материале «Метеориты создали в лаборатории основу для ДНК — не такую, как на Земле» описывались эксперименты, где из антарктических метеоритов получили азотные соединения, отличные от земных, — ещё один аргумент в пользу того, что первые «кирпичики» жизни прибыли из космоса.

Майеренрих делает из этого далеко идущий вывод: в других звёздных системах, где преобладает правостороннее циркулярное излучение, жизнь — если она есть — должна базироваться на правосторонних аминокислотах и, следовательно, иметь совершенно иное строение белков. Это не просто умозрительная идея: она означает, что биохимия во Вселенной может быть зеркально разной, и наши поиски внеземных организмов должны учитывать такую возможность. В этом контексте стоит вспомнить и недавние рассуждения учёных об Энцеладе — спутнике Сатурна, где есть вода, тепло и органика, но где жизнь может отсутствовать вовсе (мы писали об этом в статье «Энцелад: идеальный для жизни океан, который может быть пуст»). Хиральность добавляет ещё один слой сложности: даже при идеальных условиях «не та» поляризация могла бы сделать местную биохимию несовместимой с нашей.

В ожидании кометного вердикта

Эксперименты Майеренриха — важный шаг, но не окончательное доказательство. Учёные планируют и дальше сокращать длину волны поляризованного света в лабораторных установках, чтобы приблизиться к реальным космическим условиям. Однако самый убедительный аргумент может прилететь из глубин Солнечной системы. В 2014 году посадочный модуль зонда «Розетта» должен был опуститься на ядро кометы Чурюмова — Герасименко и провести анализ вещества, которое хранит память о ранних этапах формирования нашего уголка космоса. Если бы приборы подтвердили избыток левосторонних аминокислот в кометном материале, это стало бы прямым подтверждением гипотезы о космическом происхождении хиральной чистоты земной жизни.

Пока же мы остаёмся с интригующей картиной: невидимые глазу магнитные поля и пылевые облака, растянувшиеся на световые годы, миллиарды лет назад выступили в роли своеобразного фильтра, отобравшего для нашей планеты «правильные» молекулы. Случайность это или закономерность — вопрос открытый. Но ясно одно: чтобы понять, почему мы устроены именно так, приходится смотреть далеко за пределы земной колыбели.