Исследовательская группа из Токийского университета воспроизводимо синтезировала лестничные супрамолекулы одной руки или хиральности, используя стандартное лабораторное оборудование. Постепенно удаляя растворитель из вращающегося раствора, содержащего нехиральные предшественники, они смогли получить спирали, которые закручиваются предпочтительно в определенном направлении. Это исследование может привести к новым и более дешевым методам производства лекарств, а также, наконец, решить один из затянувшихся вопросов о том, как началась жизнь.
Одна из наиболее поразительных особенностей молекул, наиболее важных для жизни, включая ДНК, белки и сахара, заключается в том, что они обладают «хиральностью», называемой хиральностью. То есть все живые организмы предпочли полагаться на одну молекулу, в то время как не накладываемое зеркальное отображение ничего не делает. Это немного похоже на владение собакой, которая будет приносить только ваши перчатки для левшей, полностью игнорируя перчатки для правшей. Это становится еще более загадочным, если учесть, что хиральные пары химически ведут себя одинаково. Это чрезвычайно затрудняет получение только одного вида хиральных молекул, начиная с нехиральных предшественников.
Как и почему ранние годы жизни предпочли один тип хиральности другому, является важным вопросом биологии, который иногда называют «вопросом гомохиральности». Одна из гипотез состоит в том, что какой-то ранний дисбаланс нарушил симметрию между лево- и правосторонними молекулами, и это изменение «зафиксировалось» в ходе эволюции. Теперь исследователи из Токийского университета продемонстрировали, что при определенных условиях макроскопическое вращение может привести к образованию супрамолекул определенной хиральности.
Это было достигнуто с помощью роторного испарителя, стандартного оборудования в химических лабораториях, используемого для концентрирования растворов путем осторожного удаления растворителя. «Раньше считалось, что макроскопическое вращение не может вызвать хиральность наноразмерных молекул из-за разницы в масштабе, но мы показали, что хиральность молекул действительно может зафиксироваться в направлении вращения», - говорит первый автор Мизуки Куроха.
Согласно ее теории, некоторые древние биомолекулы, попавшие в первобытный вихрь, ответственны за выбор руки, с которой мы остались сегодня.
«Эти результаты не только дают представление о происхождении гомохиральности жизни, они также представляют собой новаторский взгляд на сочетание наноразмерной молекулярной химии и макроскопической гидродинамики», - говорит старший автор Казуюки Исии. Это исследование может также открыть новые пути синтеза хиральных лекарств, которые не требуют хиральных молекул в качестве входных данных.