生命的左與右

也許我不是愛(ài)情的好樣板怎么分也分不清左右還向前看——羅大佑《愛(ài)人同志》

人并不是上帝以自己為模子造出來(lái)的，我們的輕浮或好戰(zhàn)也并不是火星運(yùn)行到獅子宮的結(jié)果。但否認(rèn)神秘不等于我們與天空沒(méi)有某種緊密的聯(lián)系。構(gòu)成我們?nèi)怏w的重元素是幾十或上百億年前在恒星的熱核反應(yīng)爐里產(chǎn)生的，曾經(jīng)歷過(guò)超新星爆發(fā)等種種劇烈的天文事件。生命的種子也可能是天外來(lái)客播灑到地球上的，這個(gè)聽(tīng)上去很科幻的假說(shuō)近年來(lái)正越來(lái)越受到科學(xué)家的認(rèn)真對(duì)待。播種的使者可能是隕石、彗星，甚至可能是地外智慧生命派遣的飛船。

只是，與小說(shuō)家和電影人繪聲繪色以賺取觀眾的注意力與金錢不同，科學(xué)家在“證據(jù)”的問(wèn)題上十分小心，就像他們這個(gè)行當(dāng)一貫遵循的那樣。最近，對(duì)一塊著名隕石的研究使他們又前進(jìn)了一小步，更加確信地球生命最初的模板來(lái)自外層空間的可能性，而且生命在左右問(wèn)題上最初的偏轉(zhuǎn)，也可能是承襲自茫茫太空中某一縷光芒的偏向。

左邊？右邊？

對(duì)我們來(lái)說(shuō)，上與下、前與后很容易分辨，左與右則是一個(gè)有趣而稍顯復(fù)雜的問(wèn)題。你向?qū)γ娴呐笥咽疽狻白筮吥樕险戳孙埩！?，他往往并不能立即找?duì)方向。很多小孩子分不清自己的左手與右手，除了抓住他的兩只手說(shuō)“記住了，這是左，這是右”之外，你還能想出什么更好的方法來(lái)向孩子解釋左與右的分別？“靠近心的一邊為左手”對(duì)絕大多數(shù)人適用，但一個(gè)不僅外形對(duì)稱，心肝肚腸也不偏不倚的生物，又會(huì)如何來(lái)認(rèn)知左右呢？

分子世界里也存在著左右的問(wèn)題。一些物質(zhì)以兩種不同形式存在，兩種形式的分子由完全相同種類和數(shù)目的原子形成，但分子結(jié)構(gòu)并不完全相同，而是互為鏡像?！扮R像”這個(gè)詞很難下定義，但很容易解釋。想象一下面對(duì)鏡子的情景，你與鏡中的自己就互為鏡像：幾乎完全相同，除了左右相反?；旧希说膬芍皇只殓R像。一種左右對(duì)稱的東西，與它自身的鏡像是一樣的，比如說(shuō)一個(gè)等腰三角形（之所以不舉圓或正方形之類更簡(jiǎn)單的例子，是因?yàn)樗鼈儗?duì)稱得太厲害了，不僅僅是左右對(duì)稱而已）。

現(xiàn)代科學(xué)對(duì)物質(zhì)分子左右特性的研究，正式開(kāi)始于路易·巴斯德。這位微生物學(xué)之父并不只對(duì)微生物有興趣，他年輕時(shí)對(duì)物質(zhì)晶體使光的偏振方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)的問(wèn)題十分著迷。光是一種電磁波，自然像所有的波一樣有著振動(dòng)方向的問(wèn)題。想象一下，抖動(dòng)一根繩子時(shí)，上下抖動(dòng)與左右抖動(dòng)產(chǎn)生的波是不一樣的。普通光源發(fā)出的光，什么振動(dòng)方向的都有，各方向大抵均勻。只在一個(gè)平面內(nèi)振動(dòng)的光，稱為偏振光。偏振光通過(guò)某些物質(zhì)的晶體后，振動(dòng)方向會(huì)發(fā)生改變，即這種物質(zhì)具有旋光性。

巴斯德發(fā)現(xiàn)，酒石酸擁有一種鏡像物質(zhì)，它們彼此的旋光性相反。他在1848年、年僅26歲的時(shí)候，發(fā)表了有關(guān)的論文。此后有許多科學(xué)家對(duì)此進(jìn)行了研究，得到了好幾個(gè)諾貝爾獎(jiǎng)。開(kāi)爾文勛爵將物質(zhì)的這種特性命名為“手性”（源自希臘語(yǔ)的“手”）。我們通常把物質(zhì)的兩種形式分別稱為“左手性的”和“右手性的”，也稱“左旋的”和“右旋的”，它們互為“對(duì)映體”（源自希臘語(yǔ)“相反的形狀”）。

同一物質(zhì)的左手和右手形式，化學(xué)性質(zhì)也可能不同。一個(gè)典型的例子是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)史上最大的災(zāi)難：防止孕婦嘔吐的藥物反應(yīng)停。它行銷數(shù)十個(gè)國(guó)家，導(dǎo)致成千上萬(wàn)的畸形嬰兒出生。最終發(fā)現(xiàn)，它的成分酞胺哌啶酮具有手性，其中左手形式有鎮(zhèn)靜劑作用，右手形式則會(huì)造成畸胎，而在銷售的藥物中，左手與右手形式含量各占一半。也有甜蜜可愛(ài)或芬芳宜人的例子：某種物質(zhì)的左手形式是比蔗糖甜百倍的低熱量甜味劑阿斯巴甜，右手形式卻是苦的；左手性的薄荷醇有好聞的香味，右手性的則沒(méi)有。

生命的偏好

左與右在意識(shí)形態(tài)或文化領(lǐng)域中有褒貶意味，通常說(shuō)來(lái)似乎右要好一點(diǎn)。中國(guó)人把亂七八糟的東西稱為旁門(mén)左道，看法不合叫意見(jiàn)相左，流放貶官叫左遷。英語(yǔ)里右與“正確”是同一個(gè)詞right（當(dāng)然這種褒貶不是一成不變或各處相同的。日本古代的左大臣職位比右大臣更高；信陵君趕著馬車去見(jiàn)大梁城的看門(mén)老頭侯嬴，要“虛左”，因?yàn)檐囼T左邊是尊位——或許是坐在左邊比較不方便駕車的緣故吧）。生命本身也不是左右公平的。無(wú)論地域、民族和文化如何，人類中總以右撇子居多，右手比較有力而且靈巧。絕大多數(shù)人心臟長(zhǎng)在左邊。不過(guò)這個(gè)左與右的故事要講到的，是分子水平上的事。這與右撇子或心臟問(wèn)題是否有某種聯(lián)系，我可不敢說(shuō)。

生命體的許多功能都靠蛋白質(zhì)來(lái)完成。蛋白質(zhì)是大分子，由氨基酸的“磚瓦”構(gòu)成，這些磚瓦共有20種。除一種氨基酸沒(méi)有手性，其余19種都可以有左手和右手兩種形式。非生物反應(yīng)產(chǎn)生的左手型和右手型氨基酸是等量的，它們也差不多同樣穩(wěn)定。但生命體中的氨基酸幾乎全是左手型的。某些低級(jí)病毒含有右手型氨基酸，那是極少數(shù)無(wú)關(guān)緊要的例外，生命無(wú)疑對(duì)左手型氨基酸有強(qiáng)烈偏愛(ài)。另一方面，天然的糖可以是左手或右手型的，但參與生命過(guò)程的糖，都是右手型的，包括組成生命遺傳物質(zhì)——DNA的脫氧核糖。

我們不能吸收右手型的氨基酸或左手型的糖，在亞瑟·克拉克的科幻小說(shuō)《技術(shù)錯(cuò)誤》里，一個(gè)人發(fā)生了左右反轉(zhuǎn)，無(wú)法吸收食物的營(yíng)養(yǎng)，面臨餓死的危險(xiǎn)。不過(guò)在現(xiàn)實(shí)里，生命的這種偏好有時(shí)并非壞事，比如我們可以享受阿斯巴甜的甜味，同時(shí)不必?fù)?dān)心發(fā)胖或加重糖尿病病情。

右手型糖的單一性，使DNA的雙螺旋朝單一方向旋轉(zhuǎn)，稱為右旋。關(guān)于右旋的定義，想象豪華建筑里那種巨大的旋轉(zhuǎn)樓梯，如果你往上走的時(shí)候總是在向左轉(zhuǎn)，那么這個(gè)樓梯就是右旋的。左旋DNA只是近年來(lái)在實(shí)驗(yàn)室里被合成過(guò)，并不存在于生命體里。但是，無(wú)數(shù)書(shū)籍插圖、街頭雕塑、閑言絮語(yǔ)乃至學(xué)術(shù)文章，都曾弄出左旋DNA的錯(cuò)誤，包括曾經(jīng)首次發(fā)表雙螺旋結(jié)構(gòu)論文的英國(guó)《自然》雜志。某個(gè)版本的《雙螺旋》——DNA結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)者之一詹姆斯·沃森的自傳——封面和封底上印著左旋的雙螺旋，這想必并非因?yàn)槲稚救耸亲笃沧印?/p>

人類喜歡認(rèn)為對(duì)稱表示完美，不對(duì)稱的東西即使好看也要稱為“缺憾美”。我們還覺(jué)得許多自然現(xiàn)象“應(yīng)該”是對(duì)稱的，如果發(fā)現(xiàn)了不對(duì)稱，就管它叫“對(duì)稱破缺”。生命對(duì)左手型氨基酸和右手型糖的偏愛(ài)、DNA固執(zhí)地右旋，被稱為生命的對(duì)稱破缺。一些科學(xué)家認(rèn)為這種對(duì)稱破缺的起源是物理上的，比如宇稱不守恒導(dǎo)致左右分子的穩(wěn)定性有差別。另一些人則提出，生命左右傾向性的起源，是由于某些天文事件發(fā)出的偏振光有選擇地毀壞了“生命種子”中的某一部分。

我們都是外星人？

生命的種子源于太空，這樣的“宇宙胚種說(shuō)”曾經(jīng)在19世紀(jì)頗為流行，得到許多科學(xué)家的青睞。不過(guò)進(jìn)入20世紀(jì)后，大家逐漸對(duì)這種假說(shuō)不滿意了。雖然胚種說(shuō)仍有DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)者之一弗朗西斯·克里克這樣的大人物支持，但許多人覺(jué)得，這只不過(guò)是把生命起源的問(wèn)題換了個(gè)地方，由地球轉(zhuǎn)移到太空中，并沒(méi)有解決“第一個(gè)生命分子如何出現(xiàn)”這樣的根本問(wèn)題。這種懷疑是有道理的，但是，胚種說(shuō)對(duì)生命起源并不是全無(wú)意義。如果找到生命種子源于太空的證據(jù)，對(duì)我們推斷生命起源與演化的過(guò)程、尋找其他星球上的生命會(huì)有很大啟發(fā)。

人們?cè)?jīng)認(rèn)為，宇宙射線轟擊下的漫長(zhǎng)星際航行，對(duì)生命來(lái)說(shuō)是不可承受的。但越來(lái)越多的證據(jù)表明，微生物能夠在非常嚴(yán)酷的環(huán)境下存活，在以孢子狀態(tài)休眠時(shí)，如果得到適當(dāng)保護(hù)，可以生存上億年，一旦遇到合適條件就蘇醒過(guò)來(lái)繼續(xù)生長(zhǎng)。另外，人們也從隕石里發(fā)現(xiàn)了生命必需的一些有機(jī)化合物分子，甚至有人聲稱發(fā)現(xiàn)了微生物遺跡。隕石中發(fā)現(xiàn)生命痕跡的聲明，迄今并沒(méi)有哪一項(xiàng)得到普遍承認(rèn)，科學(xué)家認(rèn)為那些痕跡更可能是非生物過(guò)程產(chǎn)生的，或地球生命的污染。但支持生命的20種氨基酸確已有8種已經(jīng)在隕石中被發(fā)現(xiàn)，其中最有名的隕石是默奇遜隕石。

1969年9月28日，一塊隕石在澳大利亞墨爾本以北約100千米處的默奇遜小鎮(zhèn)上空解體。它改變了我們對(duì)宇宙有機(jī)分子的認(rèn)識(shí)，許多人現(xiàn)在還在靠研究它的碎片吃飯。盡管這并不是人類第一次在隕石中發(fā)現(xiàn)有機(jī)分子，但以前研究的隕石墜落在地球上已經(jīng)很久了，而默奇遜隕石雖然形成年代幾乎與地球一樣古老，卻是最近才到達(dá)地球的。許多人目擊到它的墜落，當(dāng)?shù)鼐用窳⒖虒⑺槠占４嫫饋?lái)，最小程度地減少了地球生命過(guò)程對(duì)隕石內(nèi)部的污染。它墜落的時(shí)候正是“阿波羅11”號(hào)飛船登陸月球之后兩個(gè)月，美國(guó)航空航天局研究月巖的實(shí)驗(yàn)室很快對(duì)隕石碎片進(jìn)行了研究，首次找到了氨基酸可產(chǎn)生于地球之外的有力證據(jù)。令人震驚的是，它所含的氨基酸竟然以左手型的占多數(shù)，與地球生命現(xiàn)象類似，而傳奇的米勒實(shí)驗(yàn)尚且只是生成了等量的左手和右手型氨基酸。

開(kāi)左燈，向右轉(zhuǎn)

最新的證據(jù)仍然與默奇遜隕石有關(guān)。美國(guó)亞利桑那州立大學(xué)的科學(xué)家皮扎雷洛等人在美國(guó)《科學(xué)》雜志上報(bào)告說(shuō)，他們模擬了隕石落在數(shù)十億年前地球表面的“原始湯”中產(chǎn)生的反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)如果隕石攜帶有更多的左手型氨基酸，這種左右傾向性會(huì)在接下來(lái)的化學(xué)反應(yīng)中傳遞下去，使得產(chǎn)生的更復(fù)雜分子或生命分子也有傾向性。也就是說(shuō)，隕石帶來(lái)了本來(lái)就有傾向性的“模板”，由此催生的地球生命，也就具有了對(duì)左右手型分子的偏好。

默奇遜隕石中含有一種稱為異纈氨酸的氨基酸，其中左手型分子比右手型的要多，皮扎雷洛等人參照其比例調(diào)配了反應(yīng)試劑。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，異纈氨酸與兩種原始地球上可能廣泛存在的有機(jī)物發(fā)生反應(yīng)后，產(chǎn)生了一種稱為蘇糖的糖類，其中右手型的蘇糖比左手型的蘇糖要多。也就是說(shuō)，結(jié)構(gòu)傾向性從氨基酸傳遞給了糖，更多的左手型氨基酸，促使產(chǎn)生了更多右手型的糖。蘇糖是生物體內(nèi)常見(jiàn)的一種糖。皮扎雷洛認(rèn)為，生命體糖類的“右傾”特性，有可能就是這樣開(kāi)始的。

蘇糖可以進(jìn)一步反應(yīng)生成稱為蘇糖核酸（TNA）的物質(zhì)。TNA與DNA有些相似，也能形成雙螺旋結(jié)構(gòu)，但比DNA簡(jiǎn)單。此前曾有科學(xué)家提出，生命有可能最初使用TNA為遺傳物質(zhì)，后來(lái)進(jìn)化到使用DNA。新研究為T(mén)NA及DNA螺旋方向的起源提供了線索，也為更準(zhǔn)確判斷生命乃至文明在宇宙中的普遍性提供了線索。

右手只能與右手很好地相握。對(duì)稱破缺一旦產(chǎn)生，維持與擴(kuò)大是很容易的，無(wú)須精心安排。生命的盛宴上，最先動(dòng)手的客人偶然拿起了左手邊的筷子，他的鄰桌也就自然地拿左邊的筷子，規(guī)則就這樣產(chǎn)生，并傳遞了下去。說(shuō)不定有一天，我們會(huì)在宇宙間遇到右旋氨基酸系統(tǒng)的智慧生命，饒有興味地共同探討左右的問(wèn)題，只可惜不能互相請(qǐng)吃飯。