生物研究：神奇的對掌性分子 可能由宇宙射線產生

1848年時法國生物學家兼化學家Louis Pasteur發現了一種稱作「對掌性」的化學現象，又被稱為「手性」，意思是分子不能和鏡像的分子重合。這位法國學者發現葡萄酒桶中的晶體總是將光朝一個方向扭曲，而在實驗室合成的相同晶體卻沒有。當Pasteur從顯微鏡檢查晶體時，他發現實驗室生長的晶體以兩種形式存在，而這兩種形式以鏡像關係呈現；但酒桶中的晶體僅以一種形式存在，而晶體的鏡像並沒有自然發生。從那以後科學家們就知道對掌性在自然界是很普遍的。「對掌性」一詞來自希臘語中的慣用語，你的左手是你右手的鏡像，無論你以哪種方式轉動一隻手，都無法將那隻手重合在另一隻手上。週期性是生物學的基本概念，組成核酸的所有分子像是RNA和DNA，都顯示出對一種形式的分子慣用性的壓倒性傾向有左撇子和右撇子。如果你試著替代生物系統中規則分子的鏡像，那被替換過的生物系統將無法正常運作，例如說DNA的常規形式是右手雙螺旋，地球上每種生命形式的DNA都是右撇子。那這是為什麼呢？為什麼大自然創造出DNA都是右手雙螺旋？在《天文物理學期刊快報》上發表的新研究指出，來自紐約大學和史丹佛大學的科學家們推測，宇宙射線與早期生命形式之間的相互作用，可能是生物分子中「對掌性」的基本特性。來自太陽的高能量帶電粒子被稱為宇宙射線，這些高能量帶電粒子不斷照射地球當宇宙射線進入到地球的大氣層時，射線被降解成級聯基本粒子。許多有機分子例如DNA和RNA可以互為鏡像的「左手」和「右手」構造。研究人員在論文中提出，古代地球上蘊釀生命的原湯可產生這些核酸的左右旋兩種形式的理論。論文推斷來自宇宙射線級聯的帶電粒子，到達地球表面時對右手和左手分子的影響不同，為單一對掌性提供了進化優勢。而隨著時間的流逝，這導致了生物圈由單一掌性生物主導。當Pasteur發現掌性時，他將這個現象視為自然界基本定律不對稱的結果。那麼要如何檢驗這個假設呢？紐約大學天文物理學家Noemie Globus和史丹佛大學物理學、粒子物理學以及天文物理學教授Roger Blandford提出了實驗，以測試細菌對不同磁極化的輻射有什麼反應。我們還可以查看來自彗星或火星的有機樣品確定是否呈現出掌性。