Бислойные липидные мембраны (БЛМ) клеток всех организмов состоят из множества сортов липидов, включая фосфолипиды, которые являются хиральными молекулами и у эубактерий и эукариотов относятся к L-типу (в sn-номенклатуре), а у архебактерий - к D-типу. Хиральная чистота липидов каждого вида современных организмов поддерживается за счет ферментативного синтеза соответствующих энантиомеров, однако вопрос о ее возникновении остается открытым. Липиды - относительно небольшие молекулы, которые образуются абиогенно значительно проще и быстрее, чем молекулы РНК и белков. Кроме того, они спонтанно формируют разнообразные надмолекулярные структуры: мицеллы, липосомы, бислои и т.п., которые необходимы были для образования прототипов клеток. В настоящей работе представлены некоторые теоретические соображения о том, что липидные мембраны могли предопределить возникновение хиральной чистоты биосферы в целом. При этом важную роль могли играть особенности фазовых переходов в БЛМ и физические свойства мембран, содержащих энантиомеры липидов одного или разных типов.
липиды, хиральность, фазовые переходы, мир липидов, предшественники клетки
1. Kaganer V.M., Möhwald H., Dutta P. Structure and phase transitions in Langmuir monolazers. Rev. Mod. Phys., 1999, vol. 3, pp. 779-819.
2. van Meer G., Voelker D.R., Feigenson G.W. Membrane lipids: where they are and how they behave. Nat. Rev. Mol. Cell. Biol., 2008, vol. 9, no. 2, pp. 112-124.
3. McCollom T.M., Ritter G., Simoneit B.R.T. Lipid synthesis under hydrothermal conditions by Fisher-Tropsch-Type reactions. Origins Life Evol. Biosphere, 1999, vol. 29, pp. 153-166.
4. Deamer D., Dworkin J.P., Sandford S.A., Bernstein M.P., Allamandola L.J. The First Cell Membranes. Astrobiology, 2002, vol. 2, no. 4, pp. 371-381.
5. Tverdislov V.A., Yakovenko L.V. Fractionation of ions and chiral molecules at the ocean-atmosphere boundary. Towards the origin of a non-equilibrium predecessor of cells. In: Evolutionary Biochemistry and Related Areas of Physicochemical Biology. Moscow: Bach Institute of Biochemistry and ANKO, 1995, p. 115-126.
6. Яковенко Л.В., Твердислов В.А. Поверхность Мирового океана и физические механизмы предбиологической эволюции. Биофизика, 2003, т. 48, № 6, с.1137-1146. [Yakovenko L.V., Tverdislov V.A. Surface of the Ocean and physical mechanisms of prebiological evolution. Biofizika, 2003, vol. 48, no. 6, pp. 1137-1146. (In Russ).]
7. Dobson C.M., Ellison G.B., Tuck A.F., Vaida V. Atmospheric aerosols as prebiotic chemical reactors. Proc. Nat. Acad. Sci., 2000, vol. 97, pp. 11864-11868.
8. Donaldson D.J., Tervahattu H., Tuck A.F., Vaida V. Organic aerosols and the origin of life: an hypothesis. Orig. Life Evol Biosph., 2004, vol. 34, p. 57-67.
9. Donaldson D.J., Tuck A.F., Vaida V. Spontaneous fission of atmospheric aerosol particles. Phys. Chem. Chem. Phys., 2001, vol. 3, pp. 5270-5273.
10. Folsome C.E., Morowitz H.J. Prebiological membranes: synthesis and properties. Space Life Sciences, 1969, vol. 1, pp. 538-544.
11. Luisi P.L., Walde P., Oberholzer T. Lipid vesicles as possible intermediates in the origin of life. Current Opinion in Colloid & Interface Science, 1999, vol. 4, pp. 33-39.
12. Segre D., Ben-Eli D., Deamer D.W., Lancet D. The lipid world. Origins of Life and Evolution of the Biosphere, 2001, vol. 31, pp. 119-145.
13. Krüger P., Lösche M. Molecular chirality and domain shapes in lipid monolayers on aqueous surfaces. Phys. Rev. E, 2000, vol. 62, no. 5, pp. 7031-7043.
14. Kiessling V., Crane J.M., Tamm L.K. Transbilayer effects of raft-like lipid domains in asymmetric planar bilayers measured by single molecule tracking. Biophys. J., 2006, vol. 91, pp. 3313-3326.
15. Nandi N., Bagchi B. Microscopic origin of the chirrality driven morphologies of the amphiphilic monolayers and bilayers. Indian J. Chem., 1996, vol. 35A, pp. 536-545.
16. Nandi N., Vollhardt D. Helfrich's concept of intrinsic force and its molecular origin in bilayers and monolayers. Advances in Colloid and Interface Science, 2014, vol. 208, pp. 110-120.
17. Heimburg T. Thermal biophysics of membranes. Weinheim: WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2007, 363 p.
18. Wächtershäuser G. From pre-cells to Eukarya - a tale of two lipids. Mol. Microbiol., 2003, vol. 47, no. 1, pp. 13-22.
