Шрифт:
Закладка:
Научный мир оказался более осторожен в оценках, чем массмедиа: прошло около четырнадцати месяцев после падения Мурчисонского метеорита, прежде чем ученые объявили о своих выводах. После приведения в действие всех механизмов уравновешивания мнений и сдерживания крайностей, чем обычно сопровождается любое солидное научное исследование, коллектив представителей трех американских академических институтов – Отделения экзобиологии NASA в Калифорнии, геологического факультета Калифорнийского университета и Центра изучения метеоритов при университете штата Аризона – опубликовал свои результаты. То, что обнаружили ученые, навсегда прекратило споры об аминокислотах.
Группа подвергла анализу десятиграммовый осколок Мурчисона (размером примерно с персиковую косточку) – по метеоритным меркам огромное количество материала. Этот фрагмент был взят из ядра более крупной глыбы, чтобы понизить риск случайно подхватить какие-нибудь «отпечатки земных пальцев», оставшиеся на поверхности метеорита. Обломок был превращен в порошок и обработан рядом химических реактивов в попытках выделить органику из камня. Чтобы уменьшить риск случайного занесения в образцы земных аминокислот, присутствующих в «фоновой» естественной среде, в ходе этой процедуры использовалась трижды дистиллированная вода.
В смеси органических веществ, выделенных из метеорита Мурчисон, было зарегистрировано семь видов аминокислот. Они присутствовали там в исключительно малых количествах – миллионные доли грамма, – но они определенно там были. Особое изумление сразу же вызвали две из этих аминокислот, саркозин и 2-метилаланин, так как обычно они не присутствовали в биологических системах, обнаруживаемых на Земле. Было непохоже, что эти аминокислоты попали в камень вследствие загрязнения. Указания на их внеземное происхождение были очень вескими.
Но решающим аргументом, неопровержимым доказательством внеземного происхождения аминокислот стало особое химическое свойство: хиральность. Это слово происходит от древнегреческого /eip (хейр), что значит «рука»). Вот в чем это свойство заключается.
Наши руки поменять местами невозможно. Хоть на первый взгляд и кажется, что правая рука идентична левой, на деле они фундаментальным образом отличаются по одной простой причине: наши руки представляют собой зеркальные отражения друг друга. Вот это и есть хиральность. Обладают свойством хиральности и ноги – лучшей иллюстрацией этого будет попытка надеть правый ботинок на левую ногу.
Хиральность присуща многим органическим молекулам. Две молекулы разной хиральности, как и руки, невозможно наложить друг на друга – они являются идеальными зеркальными отображениями друг друга. Если прижать их «лицом к лицу», как предмет и его отражение в зеркале, они идеально совпадут, но их ориентация при этом никогда не будет одинаковой. Аминокислоты именно таковы. У каждой из них есть двойник – идентичный химический близнец – с теми же химическими параметрами, но противоположной ориентации.
«Левосторонняя» и «правосторонняя» версии простой аминокислоты – аланина, – обнаруженной в Мурчисоне в 1970 году. Обе версии идентичны в отношении составляющих их атомов и расположения атомов вокруг центрального атома углерода, но при этом представляют собой зеркальные отражения. Их невозможно наложить друг на друга, как их ни изгибай или поворачивай.
Это значит, что каждый вид аминокислоты – а их сотни – может существовать в одной из двух разновидностей, «левосторонней» или «правосторонней», и эти разновидности, за исключением их противоположной ориентации, идентичны. Если две аминокислоты содержат в точности одни и те же сочетания составляющих их химических элементов и образуют одни и те же группы химических соединений, но имеют различную хиральность, они считаются разными молекулами. Например, когда аминокислота синтезируется в колбе чисто химическим путем (то есть, без участия живых организмов), получается смесь примерно равных количеств «левосторонней» и «правосторонней» аминокислот. Но с биологическими аминокислотами дело обстоит иначе.
Оказывается – и вот здесь-то и начинается магия – что все аминокислоты, используемые и синтезируемые живыми организмами на Земле, левосторонние. Жизнь в известной нам форме, когда дело доходит до ее фундаментальных химических «строительных кирпичиков», ориентирована строго определенным образом. Она асимметрична. Когда на Земле зародилась жизнь, она была построена на основе левосторонней молекулы. Почему она «выбрала» левосторонность – вопрос нерешенный. Возможно, формы жизни на углеродной основе, существующие в других областях Вселенной, если они существуют, правосторонние.
Но эта причуда земной биохимии позволяет нам провести важный тест. Если аминокислоты в метеорите Мурчисон являются продуктом жизнедеятельности биологических форм, мы должны ожидать, что все они будут ориентированы одинаковым образом; если же они появились в результате небиологических химических реакций, тогда следует предполагать, что среди них примерно в одинаковой пропорции окажутся как «левосторонние», так и «правосторонние».
Космохимики установили, что аминокислоты в Мурчисонском метеорите образуют смесь молекул разной хиральности: примерно по пятьдесят процентов «левостороннего» и «правостороннего» двойников. Это простое наблюдение решило спор: аминокислоты в метеорите не являются продуктом жизни, земной или внеземной. Но хотя оно, к нашему разочарованию, исключает биологическое происхождение аминокислот и других органических молекул в СМ-хондритах, оно убедительно доказывает их внеземную природу.
Со времени падения метеорита Мурчисон в 1969 году только в нем одном были идентифицированы десятки тысяч уникальных органических
молекул, но количество молекул, которые еще предстоит открыть, скорее всего, составляет много миллионов. И конечно, не в одном только Мурчисоне. Огромное разнообразие органических молекул обнаружено в метеоритах каждой из восьми групп углистых хондритов, а также в десятках уникальных углистых хондритов, которые трудно отнести к какой-то определенной группе. Только одних аминокислот там найдено более семидесяти видов.
По всей Солнечной системе
Обилие органических молекул в углистых хондритах говорит нам о том, что сложные химические соединения на основе углерода были широко распространены по всей новорожденной Солнечной системе и что они были обычным компонентом астероидов. И действительно, с тех пор, как мы вышли в космос и стали исследовать космические тела, мы обнаружили, что многие из них отличаются столь же сложным химическим составом. Очевидно, что органические молекулы в составе небесных тел скорее правило, чем исключение.
Титан, самое крупное тело в системе спутников Сатурна, окутан плотной атмосферой, состоящей из органических молекул: там идут дожди из жидкого метана (CH4). Когда метановые капельки падают на ледяную поверхность, они образуют озера и моря жидких углеводородов, соединяющиеся сетью глубоко прорезанных в поверхности рек и
