Форма ДНК и РНК была определена... космическим излучением?

Когда мы смотрим на структуру нитей ДНК или РНК, мы замечаем, что они всегда повернуты вправо. 

С биологической или химической точки зрения нет причин, по которым такое правило можно увидеть во всех формах жизни. Все известные химические реакции приводят к образованию молекул, скрученных как справа, так и слева. Эта симметрия является чем-то общим. Нет никаких причин, почему левая ДНК должна быть хуже, чем правая. И все же нет левой стороны ДНК. Это секрет, который необходимо выяснить.

Многие ученые полагают, что эта структура ДНК и РНК появилась случайно, что правосторонний геном был, возможно, немного более частым и в ходе эволюции вытеснил левосторонний. Ученые думают об этой проблеме более 100 лет.

«Недавно в Astrophysical Journal Letters появилась интересная теория, авторы которой утверждают, что форма генома определяется... пространством. Их работа указывает на влияние фактора, определяющего направление кручения генома, которое мы еще не рассмотрели. Это кажется очень хорошим объяснением», — говорит Димитар Саселов, астроном Гарвардского университета и директор Инициативы происхождения жизни.

Создателями новой чрезвычайно интересной гипотезы являются Ноэми Глобус, астрофизик высокой энергии из Нью-Йоркского университета и Центра вычислительной астрофизики при Институте Флэтайрон, и Роджер Блэндфорд, бывший директор Института астрофизики частиц и космологии им. Кавли при Стэнфордском университете. Они оба встретились в 2018 году, и, когда они обсуждали различные вопросы, они указали, что космические лучи имеют те же правосторонние предпочтения, что и ДНК. Такие события, как распад частиц, обычно не показывают предпочтений, они происходят одинаково часто справа и слева.

Первые земные организмы, которые были, вероятно, чем-то немного большим, чем голый генетический материал, вероятно, появились в двух вариантах. С геномом повернутым влево или вправо. Глобус и Бландфорд подсчитали, что в ситуации с космическим излучением, поворачивающейся направо, частицы, падающие на Землю, с большей вероятностью ударяют электрон из искривленного вправо генома, чем из левого. Миллионы или миллиарды частиц космических лучей были необходимы, чтобы выбить один электрон из одного генома. Но этого минимального преимущества могло быть достаточно. Взрыв электронов привел к мутациям. Таким образом, космические лучи были дополнительным фактором, стимулирующим эволюцию. Благодаря этому геном правой руки развивался немного быстрее. Со временем он получил конкурентное преимущество перед левым геномом.

Однако ученые не хотят останавливаться на этой гипотезе. Г-жа Глобус связалась с Дэвидом Димером, биологом и инженером в Калифорнийском университете в Санта-Круз. Он сказал ей, что самым простым тестом, который придет ему в голову, будет использование стандартного теста Эймса. Это диагностический метод проверки силы воздействия мутагена на бактерии. Димер предположил, что вместо того, чтобы подвергать бактерии химическому соединению, они начинают бомбардировать их мюонами и посмотреть, не вызывает ли это их ускорение мутаций.

Если эксперимент удастся, и под влиянием мюонов бактериальная ДНК подвергнется более быстрым мутациям, будет очень сильная поддержка гипотезы Глобус и Бландфорда. Однако это не объясняет, почему генетический материал влево или вправо оказался вообще.

«Это будет очень сложный элемент для доказательства. Однако, если эта гипотеза подтвердится, у нас будет другой, чрезвычайно интересный, эволюционный механизм», — говорит Джейсон Дворкин, астробиолог из Центра космических полетов Годдарда.