Российские ученые ищут причину асимметрии из Нобелевской премии по химии

Новосибирские исследователи продолжают внимательно изучать фундаментальные вопросы, связанные с происхождением жизни и особенностями молекулярных структур.

Одна из таких задач — понять, почему в природе появляются молекулы с преимущественным «левым» или «правым» строением, то есть первичная асимметрия, лежащая в основе множества биохимических процессов.

НОВОСИБИРСК, 8 окт - РИА Новости. Ученые Института физики полупроводников им. А. В. Ржанова Сибирского отделения РАН выясняют, какой именно механизм лежит в основе возникновения первичной асимметрии молекул, опираясь на открытия нобелевских лауреатов по химии 2026 года, сообщает ИФП СО РАН. Исследование этой темы важно не только для химии, но и для биофизики, молекулярной биологии и наук о происхождении живого вещества.

Нобелевский комитет в Стокгольме 7 октября сообщил, что Нобелевскую премию 2026 года по химии получат ученые Анри Каган и Кэнсо Соаи за выдающиеся открытия в области органического синтеза. Награда присуждена за обнаружение нелинейных эффектов и автокатализа в асимметричном органическом синтезе, которые помогают глубже понять, как в химических реакциях может возникать и усиливаться хиральность — ключевое свойство многих молекул.

По мнению специалистов, такие результаты имеют большое значение для развития современной химии, поскольку позволяют объяснить, как даже незначительные начальные различия в составе вещества могут со временем приводить к заметной молекулярной «предвзятости». Именно поэтому работа нобелевских лауреатов привлекла внимание российских ученых, изучающих механизмы формирования асимметрии на молекулярном уровне.

Исследование хиральности остается одним из самых интересных и фундаментальных направлений современной химии, поскольку оно связано с вопросом о том, почему в природе вообще возникают молекулы, отличающиеся друг от друга как левая и правая рука. В последние годы эта тема привлекла особое внимание ученых благодаря работам Нобелевских лауреатов, которые показали, что уже возникшую асимметрию хиральных молекул можно целенаправленно усиливать и контролировать с помощью химических методов.

«Нобелевские лауреаты продемонстрировали, как химическим способом можно усиливать и управлять уже сформировавшейся асимметрией хиральных молекул. Мы же пытаемся понять, мог ли в основе самой первой асимметрии лежать физический механизм, связанный с воздействием поляризованных частиц», — рассказал заведующий лабораторией института, профессор РАН Олег Терещенко.

По его словам, работы нобелевских лауреатов относятся к одной из ключевых проблем химии — хиральности. Под этим термином понимают существование молекул в двух зеркальных формах, которые, несмотря на одинаковый состав, ведут себя по-разному в живых системах и химических реакциях. Это явление имеет огромное значение для биологии, фармакологии и материаловедения, поскольку именно хиральность во многом определяет свойства веществ и их взаимодействие с окружающей средой.

Научная группа ИФП СО РАН при поддержке Российского научного фонда занимается поиском факторов, которые могли бы вызвать первоначальную разницу между «левыми» и «правыми» молекулами. Ученые рассматривают различные физические механизмы, способные повлиять на формирование такой асимметрии, и стремятся понять, мог ли подобный процесс происходить еще на ранних этапах эволюции вещества. В перспективе это поможет приблизиться к ответу на один из самых загадочных вопросов современной науки — почему в природе доминирует именно одна из зеркальных форм молекул.

Сегодня исследователи рассматривают несколько возможных объяснений того, почему в живой природе могла возникнуть первичная асимметрия, и одна из наиболее обсуждаемых гипотез связана со спин-поляризованными электронами.

Такие электроны отличаются тем, что их спин ориентирован преимущественно в одну сторону, и в естественных условиях они могут образовываться, например, при бета-распаде радиоактивных ядер.

Как отметил Терещенко, подобная направленность спина способна влиять на характер взаимодействия электронов с молекулами, обладающими разной хиральностью, то есть с их зеркальными формами.

Если одна из этих форм вступает в контакт со спин-поляризованными электронами чуть более активно, чем другая, это может создать небольшое, но значимое преимущество для одной из сторон.

Со временем такое различие потенциально способно нарушить изначально равновесное соотношение между двумя зеркальными вариантами молекул и запустить процесс, который и приводит к появлению асимметрии.

Именно поэтому данная гипотеза считается важной для понимания того, как в природе могли сформироваться предпочтительные молекулярные структуры, лежащие в основе биологических процессов.

Ученые планируют не только теоретически, но и в ходе экспериментов проверить, действительно ли хиральные молекулы по-разному взаимодействуют с электронами, обладающими противоположными направлениями спина. Подобные исследования помогут лучше понять, как именно спиновые свойства электронов влияют на структуру и поведение молекул на атомарном уровне. Кроме того, исследователи намерены воздействовать электронами на изначально нехиральные молекулы, чтобы выяснить, может ли такое взаимодействие изменять их свойства и потенциально вызывать появление хиральности.

«Параллельно мы ведем разработку оптического сканирующего туннельного микроскопа, который позволит более точно оценить влияние спин-поляризованных электронов на хиральные молекулы», — добавил ученый. По его словам, такой прибор даст возможность наблюдать процессы с высокой пространственной и энергетической точностью, что особенно важно для изучения тонких квантовых эффектов и механизмов молекулярного взаимодействия. В перспективе это может расширить представления о спиновой химии и открыть новые подходы к управлению свойствами молекул.

Источник и фото - ria.ru