生命为何有手性？答案藏在群星深处

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尽管大部分人都是右利手，但组成蛋白质的氨基酸却是左手构型的。正如你的左手和右手互为镜像一样，分子也可以由两种镜像的结构组成。生命显然更喜欢左旋的结构，这是为什么呢？这个问题一直困扰着科学家，因为在实验室中，左旋和右旋的分子并没有什么差别。最近，一项新研究对此提出了一个新理论——最早的左旋生物分子可能形成于诞生了太阳的星际云中，那时太阳还没有形成。

2004年，NASA的星尘探测器飞掠了一颗彗星的彗发，采集到了彗星的尘埃样品（扩展阅读：盘点人类与彗星的7次亲密接触）。在它带回的尘埃中，人们发现了生命最简单的原材料——甘氨酸。彗星是来自太阳系早期的冰冻遗物。它们的物质并不是在行星上形成的，而更可能是起源于太阳诞生的那片星际云，有时也叫做太阳星云。

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最近，一个研究团队在实验室里重建了与太阳星云类似的冰冻环境。实验设备中的气体温度只有—263℃，比绝对零度高10℃。他们相信，冰冷气体中悬浮的尘埃颗粒表面，甘氨酸会经历一个变化，让它变成左旋。

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左旋和右旋

甘氨酸分子中心的碳原子周围有四个键。如果其中两个连接氢原子，那这个分子就变成对称的，既不是左旋，也不是右旋。然而，将其中一个氢原子替换成较重的原子，这个对称就被打破了。该分子就能形成两种镜像的版本，产生了“手性”。

实验证明，谷氨酸中的氢原子能替换成一个氘原子。氘是氢的同位素，重量是氢的两倍，因为它的原子核里多出一个中子。在太阳星云中，有大量的氘原子，所以后来形成了许多富氘化合物，比如说重水（扩展阅读：老板，来杯外太空富氘水）。当氘取代了氢的位置后，就很难被驱逐出去了。这意味着，有手性的甘氨酸的数量会越来越多，直到太阳星云中大部分的甘氨酸都显示出左手或右手的手性。

手性甘氨酸与原来的甘氨酸很相似，但有一个重要的特性。实验证明，手性甘氨酸能作为一种催化剂，生成更多其他类型的手性分子。这就是说，它促进了与自己相同手性的分子的产生。

这个发现有可能解决了另一个问题。尽管人们认为，在形成恒星的星际云中有很多甘氨酸，但却从未被观测到过。当一束远方的星光经过星际云分子时，每种分子都会吸收不同波长的光。吸收哪种波长的光，取决于原子和原子之间的排布，这就像给每种分子提供一个可供识别的“指纹”。但人们从未观测到甘氨酸的指纹。不过，这些观测都聚焦于对称的甘氨酸，而不是具有手性的甘氨酸。如果大多数甘氨酸都是左手型，那它们吸收的光波长一定被人们忽略掉了。

这是一个令人兴奋的发现，但是也存在很多问题。比如说，通过这个实验，我们只知道甘氨酸分子可能产生手性，但是实验中产生手性的分子实在太少了，看不出到底是左旋还是右旋占多数。

有可能，星尘粒子的结构更偏爱左旋，所以产生了更多的左旋。又或者，两种的数量一样多，但是其中一种更容易被破坏。这个问题的答案，深埋在群星之中，也藏匿于科学家的实验室里。让我们期待进一步的研究吧！

作者/Elizabeth Tasker

来源/iflscience

编译/汪汪

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