左手右手我們?nèi)粘Ｒ姷浇^大多數(shù)生物，包括我們自己，都是左右對(duì)稱的。我們的左手和右手看起來完全一樣，左右手重疊到一起又完全不一樣，怎么回事？實(shí)際上左手和右手是鏡像對(duì)稱的，一邊的手在鏡子中與另一邊能夠完全重合。 在生物體以外，許多大分子化合物，尤其是有機(jī)物，也存在這種鏡像對(duì)稱形式。 為了區(qū)分這種鏡像對(duì)稱的兩種形式，科學(xué)家用手性（chirality）來區(qū)分。具有手性物體要么是左手性要么是右手性。 
手性也存在于生命體內(nèi)，如生命體內(nèi)的一些糖類、蛋白質(zhì)和氨基酸都具有手性的：生命體只能代謝右旋糖；組成蛋白質(zhì)的氨基酸幾乎都是左手性（甘氨酸無手性）；核糖核酸（RNA）和脫氧核糖核酸（DNA）中的核糖卻全都是右手性的。 不過，在與生命無關(guān)的自然界中，左、右旋的氨基酸都同樣穩(wěn)定，也以同樣數(shù)量存在。糖在自然界中可以是左旋的，也可以是右旋的。 不對(duì)稱的生命生命體中的這一特性稱為分子的手性均一性。如果用手性不一致的糖或氨基酸替換，生命體通常會(huì)發(fā)生故障或完全停止運(yùn)行。對(duì)于DNA來說，一個(gè)手性不正確的核糖會(huì)破壞整個(gè)分子的穩(wěn)定螺旋結(jié)構(gòu)。 理論上講，左旋DNA也能形成生命，那么為什么地球生命獨(dú)愛右旋？為什么生命體只能代謝右旋糖？ 路易斯·巴斯德（Louis Pasteur）于1848年首次發(fā)現(xiàn)了這種生物同質(zhì)性，他當(dāng)時(shí)假設(shè)，如果生命是不對(duì)稱的，那可能是由于整個(gè)宇宙中存在的物理學(xué)基本相互作用中的不對(duì)稱所致。 有科學(xué)家認(rèn)為，這是生命隨機(jī)選擇的結(jié)果。但也有人認(rèn)為，可能在最初的生命形成過程中，有某種原因影響了左右旋分子的微妙平衡，使左旋氨基酸和右旋糖成為必然的選擇。 根據(jù)斯坦福大學(xué)的最新研究推測(cè)，宇宙射線對(duì)原始生命的互作用可能是導(dǎo)致生物分子中結(jié)構(gòu)偏好的原因。如果這種想法是正確的，則表明整個(gè)宇宙中的所有生命可能都擁有相同的手性偏好。  在地球上沒有動(dòng)物、植物、細(xì)菌甚至DNA之前，自我復(fù)制的小分子在不間斷的宇宙高能粒子雨的洗禮下，從簡(jiǎn)單的物質(zhì)慢慢演化為生命。 斯坦福的科學(xué)家認(rèn)為地球上生物學(xué)行為是由于磁極化輻射的演化而引起的，磁極化輻射引發(fā)的突變率微小差異可能促進(jìn)了某種生命的進(jìn)化，而不是其鏡像版本。 科學(xué)家5月20日發(fā)表在《天體物理學(xué)雜志快報(bào)》上發(fā)表論文，認(rèn)為宇宙射線是手性的起源。  來自太空的磁極化宇宙射線是高能量輻射的一組形式，源于整個(gè)宇宙的各種位置，包括恒星和遙遠(yuǎn)的星系。撞擊地球的大氣層后，宇宙射線最終退化為基本粒子。到達(dá)地面的時(shí)候，大多數(shù)宇宙射線僅以μ子的形式存在。 μ子是不穩(wěn)定的粒子，存在時(shí)間僅為百萬分之二秒。由于它們以接近光速的速度傳播，因此能夠到達(dá)地球表面以下700米處。μ子被磁場(chǎng)極化，這意味著所有的μ子都擁有相同的磁取向。當(dāng)μ子最終衰減時(shí)，產(chǎn)生了具有相同磁極化的電子。科學(xué)家認(rèn)為，μ子的穿透能力使它及其衰變產(chǎn)生的電子可以潛在地影響地球上甚至宇宙中的手性分子。 數(shù)十億年來，我們一直被宇宙射線照射。盡管它們的影響很小，但是持續(xù)不斷的輻射影響了這兩種鏡面對(duì)稱的生命的演化，從而幫助一種最終戰(zhàn)勝了另一種。 在生命開始時(shí)，突變率的這些微小差異影響也是顯著的，此時(shí)的分子非常簡(jiǎn)單而且更加脆弱。經(jīng)過數(shù)十億代的進(jìn)化，產(chǎn)生了我們今天所見的單一生物界。  期待科學(xué)家們已經(jīng)做好了實(shí)驗(yàn)計(jì)劃，以幫助證明或反駁其宇宙射線假說。比如，他們計(jì)劃測(cè)試細(xì)菌如何響應(yīng)具有不同磁極化的輻射，或者是研究來自彗星、小行星或火星的有機(jī)樣品，看它們是否也表現(xiàn)出手性。 證明基本物理學(xué)與生命起源的聯(lián)系，一直是所有科學(xué)家夢(mèng)寐以求的事，解開生命的手性特征也許是一小步，我們更期待無數(shù)個(gè)這樣的小步。 |
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