地球生命全“跑偏”

  化学分子的手性和我们的身体与进食有什么关系吗?

  关系可大了。蛋白质是我们身体中至关重要的组成成分之一, 它们帮助细胞完成各种功能, 蛋白质是由多种氨基酸构成的, 而氨基酸的结构就具有手性。如果我们探究一下人体,甚至其他生物体内五花八门的氨基酸的手性情况, 一个令人震惊的现象会出现在我们面前: 几乎所有生物体内的氨基酸, 全部都是左手性的!

是右手性的氨基酸不存在吗?

  并非如此, 如果我们在化学实验室中, 通过化学的方法合成氨基酸,反应的产物中既有左手性氨基酸, 也有右手性氨基酸, 两者数量基本相等。可是为什么生命却只钟情左手性氨基酸呢?这就好比一个人收集了一抽屉的手套, 竟然全都是左手手套, 而且他也只戴左手手套, 从来不戴右手手套一样。

  所有的地球生命为什么全都“跑偏”了?这就是生命的“手性难题”。

  这个咄咄怪事自从发现之日起,就一直让相关领域的科学家头疼不已。科学家首先尝试着从地球生命诞生之初的情景来解释, 他们猜测, 也许手性难题是偶然产生的, 宇宙中左手性氨基酸和右手性氨基酸应该是相等的, 但在地球历史早期, 宇宙中随机地飞来了左手性的氨基酸, 降落到地表, 于是最早的地球生命就使用了左手性氨基酸组装自己, 然后进化出的各种生物, 也就只制造和利用左手性的氨基酸了, 即使宇宙中再飞来右手性氨基酸, 它们也都视而不见, 弃之不用。

  根据这个解释, 宇宙中左、右手性的氨基酸是数量相等的, 地球生命偶然选择了左手性氨基酸, 也许其他星球上的生命会偶然地选择右手性的氨基酸。

  但是, 科学家对陨石的研究却推翻了这个懈释。每年有许多陨石会落到地球上, 一些陨石中携带了有机物, 甚至有类似氨基酸的化学分子。考察这些化学分子的手性, 我们会发现, 左手性的类氨基酸分子总是比右手性的类氨基酸分子要多2%~18%,却从来没有发现过右手性氨基酸占优势的事例。

也许我们可以认为这些陨石在和地球表面接触后和被科学家采集前,受到了地球化学分子的污染, 所以左手性的分子总是比右手性的分子多。但是, 地球上的氨基酸分子和这些陨石中的类氨基酸分字的结构是不同的, 简单的化学分析就可以区分出,哪些分子是来自地球的, 哪些分子是陨石从太空中带来的。剔除掉地球污染的因素后, 左手性的化学分子依然在数量上占有优势!

  这个发现清楚地表明, 在地球生命、地球乃至太阳系诞生之前, 宇宙中不同手性的化学分子就不是等量的, 地球生命选择了左手性氨基酸,很可能并非偶然, 而是它们在诞生之初, “原材料”中的左手性氨基酸就占优势。

  现在, 我 们的手 性难 题变成了——“为什么宇宙中左手性化学分子占优势?”

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