Астрономы из Калифорнийского технологического института, Гарвардского университета и Национальной радиоастрономической обсерватории (США) впервые обнаружили следы хиральных органических молекул в межзвездном пространстве. Обнаруженная окись пропилена относится к категории эпоксидов и обладает двумя зеркальными изомерами. Поиск подобных соединений и важен для того, чтобы определить, почему подавляющее большинство биомолекул (белки, ДНК) состоят лишь из изомеров одного типа. Исследование опубликовано в журнале Science, кратко о нем сообщает пресс-релиз обсерватории.
Хиральными называются такие соединения, молекулы которых нельзя совместить с их зеркальными отражениями путем поворотов и перемещений. Простейший пример хиральных объектов — правая и левая рука. Этим свойством обладают многие аминокислоты, углеводы, лекарственные препараты и многие другие соединения. Химические свойства зеркальных аналогов слабо отличаются, но с точки зрения, например, биологической активности, молекула и ее зеркальное отражение могут соотноситься как лекарство и яд.
Почти все белки и молекулы ДНК состоят из изомеров строго одного типа, это явление называется гомохиральностью. Точные причины возникновения гомохиральности в природе до сих пор не известны, возможно это был случайный процесс. Одно из предположений связано с тем, что изначально среди хиральных органических веществ на Земле существовал избыток одного из изомеров. Вместе с тем, из-за химического «родства» между зеркальными изомерами трудно предложить химический механизм, объясняющий рождение преимущественно одного изомера.
Для подтверждения теории избытка одного из изомеров ученые ищут другой пример объектов Вселенной, где он мог бы наблюдаться. Основной способ поиска химических веществ в межзвездном и околозвездном пространстве — спектральные исследования. У каждого химического вещества есть свой характерный «отпечаток», поэтому обнаружив с большой точностью несколько полос поглощения, соответствующих данному веществу, можно говорить о находке.
В новой работе радиоастрономы обнаружили три характерные спектральные линии окиси пропилена в газовом облаке Стрелец B2. Оно располагается в 400 световых годах от центра Млечного пути. Для наблюдений ученые использовали 110-метровый радиотелескоп Грин Бэнк и 64-метровый радиотелескоп Паркс в Австралии.
Ученые отмечают, что установить, присутствует ли избыток одного из двух изомеров окиси пропилена в облаке не удалось. Авторы сравнивают полученные данные с тенями от рук — по тени нельзя определить, видим мы левую руку или правую, но развернутую на 180 градусов. Обнаружить избыток, как утверждают астрономы, в теории можно с помощью анализа поляризации света, проходящего через облако. Известен оптический эффект, когда поляризованный свет, проходя через оптически активную среду (в которой присутствует избыток одного хирального изомера, например) поворачивает свою плоскость поляризации.
По словам астрономов, нет ничего удивительного с точки зрения химии в том, что окись пропилена удалось найти в Стрельце B2. Ранее ученые уже находили там окись этилена, а также структурные (но не оптические) изомеры окиси пропилена — ацетон и пропаналь. Однако это первое хиральное соединение обнаруженное в межзвездном пространстве. Ранее исследователи находили вещества с подобными свойствами лишь на метеоритах.
Интересно, что некоторые ученые занимаются разработкой так называемой «зазеркальной» живой клетки — в которой все основные биомолекулы заменены их зеркальными отражениями. Так, недавно молекулярным биологам из Университета Циньхуа удалось синтезировать «зазеркальный» фермент, способный удлинять «зазеркальную» ДНК.
Владимир Королёв