生命為何向左轉(zhuǎn)？

氨基酸是生命的基本結(jié)構(gòu)單位，它們也是一種手性分子。也就是說，生命最基本的結(jié)構(gòu)也有左右之分。那么，我們的生命是由左手性還是右手性的物質(zhì)組成？我們的生命體會不會是由這兩種手性的物質(zhì)共同組成？有沒有既是左手性又是右手性的生命體呢？

生命是由碳元素組成的，碳原子在形成有機(jī)分子的時候，4個原子或基團(tuán)可以通過4根共價鍵形成三維的空間結(jié)構(gòu)。由于相連的原子或基團(tuán)不同，它會形成兩種分子結(jié)構(gòu)。這兩種分子擁有完全一樣的物理及化學(xué)性質(zhì)。但是從分子的組成形狀來看，它們依然是兩種分子。這種情形像是照鏡子般，看上去互為對應(yīng)。由于是三維結(jié)構(gòu)，它們不管怎樣旋轉(zhuǎn)都不會重合，就像我們的左手和右手那樣，所以又叫手性分子。

已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的氨基酸有20多個種類，除了最簡單的甘氨酸以外，所有的氨基酸都是手性的。通過偏振光檢驗，人們發(fā)現(xiàn)，除了少數(shù)動物或昆蟲的特定器官內(nèi)含有少量的右旋氨基酸之外，組成地球生命體的幾乎都是左旋氨基酸，而沒有右旋版。

右旋分子是人體生命的克星！因為人是由左旋氨基酸組成的生命體，它不能很好地代謝右旋分子。

科學(xué)家們通過偏振光的照射發(fā)現(xiàn)，地球生命分子幾乎都是左手性，即由左旋氨基酸構(gòu)成，并推測產(chǎn)生這種傾向性的原因是一種隨機(jī)過程，攜帶了左旋氨基酸分子的隕石墜落在地球上，最終使得地球生命幾乎都是“左撇子”。為了找到答案，戈達(dá)德天體生物學(xué)分子實驗室就富碳隕石以及從彗星上收集到的細(xì)小微粒展開研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：在許多存在氨基酸的隕石樣品中都是左旋性質(zhì)，這表明在宇宙空間中存在左旋氨基酸的起源，而且尤其在小行星上體現(xiàn)得較為充分。

2000年1月，一顆大號流星在加拿大英屬哥倫比亞上空爆炸，碎片如雨點般落在塔吉什湖冰面，許多人目睹了這些火球，并在幾天內(nèi)收集了隕星碎片，冰凍保存以避免受到地球生命的污染。美國國家航空航天局（NASA）的天文學(xué)家對這些隕星碎片進(jìn)行了深入分析，發(fā)現(xiàn)其中可能蘊藏著解釋生命手性起源的答案。

“為何所有已知的生命都只用左旋氨基酸來構(gòu)建蛋白質(zhì)？”NASA戈達(dá)德航天飛行中心的丹尼爾·格萊溫說：我們對隕石內(nèi)部的氨基酸進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)了一個可能的解釋。小行星內(nèi)的液態(tài)水導(dǎo)致了隕石內(nèi)某種普通的蛋白質(zhì)氨基酸對左旋的偏愛超過右旋，但這一結(jié)果也使尋找地外生命的任務(wù)更加復(fù)雜。隨著研究逐漸深入，塔吉什湖隕星不斷地揭示出越來越多關(guān)于早期太陽系的秘密。

研究小組認(rèn)為：最初只有很少的左旋過量，這些左旋過量是通過結(jié)晶化和水溶解作用而被放大的。一些氨基酸，如天冬氨酸的形狀讓它們適合在一起形成純晶體，即只有左旋或右旋分子構(gòu)成。對于這些氨基酸而言，微小的左旋或右旋過量會逐漸放大，淘汰反向版的晶體；而丙氨酸在形狀上更容易與其鏡像版結(jié)合，所以這種晶體就由等量的左旋和右旋分子構(gòu)成。隨著這種“混合”晶體的生長，其中某個旋向也會有少量過量，但會逐漸消失。這兩種過程都必需的一個條件是——氨基酸溶解于水中時能夠改變其分子旋向。

研究小組解釋說：由此推測一個可能的情況是，在太陽星云輻射的條件下，比如偏振紫外線或附近恒星的輻射產(chǎn)生了左旋氨基酸，或破壞了右旋氨基酸，導(dǎo)致了最初一點微小的左旋過量。在小行星內(nèi)，最初的左旋過量經(jīng)一種類似于結(jié)晶化的過程而被放大。小行星和隕石碰撞將這些物質(zhì)帶到了地球，左旋氨基酸可能被并入正在出現(xiàn)的生命中，同樣經(jīng)由結(jié)晶化過程使得左旋氨基酸富集起來。在地球上河流、湖泊和海洋底部的古老沉積物中，都發(fā)現(xiàn)有這種類似的左旋富集。